蠶絲微型火箭可在人體內運動？3D列印做到了

紅色是3D列印蠶絲微火箭的運行軌跡。

近日,英國謝菲爾德大學(University of Sheffield)的科學家們在開發可以在生物環境中安全地使用的蠶絲微型火箭上取得了重大突破。 通過使用創新的3D噴墨列印方法,該校的化學和生物工程研究人員在製造微觀蠶絲游泳裝置方面向前邁出了一大步。據了解,這種蠶絲裝置可降解,而且對其所處的生物環境完全無害。這意味著,這些裝置將來可能在被 用於人體內部的一些應用當中,比如傳遞藥物和定位癌細胞等。

而且,這一新技術使得研究人員可以使用安全、無毒的材料,即意味著該微型火箭不會對任何活組織或生物環境造成傷害或損害。這是一項重大僅在,因為在此之前,這樣的裝置往往成本高昂,而且製造起來非常複雜,它們往往是用聚苯乙烯微球、納米碳管或金屬製成,其表面還必須覆蓋一層催化劑層(例如鉑),以便於能夠成功地遊動,但是這些裝置往往對它們所處的生物環境並不友好。

而謝菲爾德大學的科學家們這次3D列印的蠶絲火箭長度僅有300微米,直徑100微米,僅相當於人類的一根頭髮絲的厚度,有趣的是,這種微型蠶絲火箭能夠在其所處的生物液體環境中獲得推動其前進的燃料。

據了解,科學家們發明了新的反應性噴墨列印方法,使用將溶解的蠶絲與一種酶混合在一起的溶液首次製造出了這些微型火箭。

這種方法的關鍵在於這種溶液,當這種溶液製成後,科學家們只需將其放入一台3D噴墨印表機,像正常的噴墨列印那樣,逐層沉積墨水創造出一列火箭。

然後,科學家再在列印完成的溶液上列印一層甲醇,後者就會觸發反應使前者形成剛性的火箭形狀,這種形狀會將酶固定在一種蠶絲晶格結構中。最後,這種酶會作為催化劑,與外界的燃料分子進行反應產生泡沫來推動火箭向前。

研究人員們稱,用酶作催化劑和並用蠶絲3D列印成微型火箭,使他們獲得了一種可生物降解、更便宜、製造方法更簡單、更安全的裝置,為人體微型火箭出現在實驗室以外去除了一個主要障礙。

該校化學和生物工程系Xiubo Zhao博士稱:「通過使用像過氧化氫酶這樣天然的酶和蠶絲這樣完全可生物降解的材料,我們製造出來的游泳裝置比以前的更具生物相容性。而且噴墨3D列印技術也使得我們可以在火箭製造之前以數字化的方式定義其形狀。這樣就很容易優化其形狀以控制裝置游泳的方式。」

該項研究得到了英國工程和物理科學研究委員會(EPSRC)的資助,其研究成果被發表在了《SMALL》雜誌上,論文題目是《反應式噴墨列印具有生物相容性的酶動力蠶絲微火箭(Reactive inkjet printing of biocompatible enzyme powered silk micro-rockets)》。

（來源:環球網）

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