蘇黎世聯邦理：採用活性物質的新型3D列印

現在越來越多的物體可以用3D列印來製造，但這個過程所用的材料仍然是「死物質」，比如塑料或金屬。

蘇黎世聯邦理工學院（ETH）複合材料實驗室主任André Studart帶領的一組研究人員，現在已經推出一個新的3D列印平台，可以用生命物質列印器件。研究人員開發出一種含有細菌的墨水，它可以列印出具有多種特性的微型生化器件，這些器件種類取決於科學家在墨水中放入的細菌種類。他們在一篇科學進展報告中報告了這項工作

ETH研究人員的新印刷平台提供了許多潛在的組合。在一次試驗中，科學家們可以使用包含多達四種細菌的不同濃度的列印墨，以產生各種性質的物體。

作為第一個測試，團隊成員Patrick Rühs和Manuel Schaffner使用了兩種細菌：Pseudomonas putida和Acetobacter xylinum。前者能分解化學工業中大規模生產的有毒化學苯酚。後者分泌高純納米纖維素，可減輕疼痛，保持水分和穩定，在燒傷治療中具有潛在應用。

列印墨水是由生物相容性的水凝膠組成的，可以提供結構；而水凝膠是由透明質酸、長鏈糖分子與二氧化硅組成的。細菌的培養基被混入墨水中，這樣細菌就有了它們所需要的生長環境。使用這種水凝膠作為基礎，研究人員可以添加細菌所需的「屬性範圍」，然後列印出他們喜歡的三維結構。

在含有細菌的水凝膠發展過程中，由於凝膠的流動特性衍生出了一個特殊的挑戰，因為墨水必須具有足夠的流動性，才能通過壓力噴嘴。墨水的粘稠度也會影響細菌的流動性：油墨越硬，就越難移動。更重要的是，如果水凝膠太僵硬，A. xylinum桿菌分泌的纖維素也會減少。

同時，列印的對象必須足夠堅固，以支持後續層的重量。如果流體太多的話，水凝膠就不能用於列印穩定的結構，因為這些結構在它們的重量下會崩潰。「列印墨必須像牙膏一樣粘稠，而且還需要像護手霜一樣的一致性，」 Schaffner這樣描述成功的秘訣。

科學家們把他們的新印刷材料叫做『flink』,，它代表「生活功能墨水」。然而，材料科學家沒有研究印刷的微型器件的壽命。「細菌需要的資源非常少，我們認為他們能在印刷結構中生存很長時間」，Rühs說。

然而，這項研究仍處於初始階段。「細菌含水凝膠印刷有巨大的潛力，因為這種技術可以讓有益的細菌廣泛存在」， Rühs說。並且他指出3D列印微生物的影響較小，幾乎完全沒有研究使用細菌作為添加劑的方法。

他說：「大多數人只把細菌和疾病聯繫起來，但實際上沒有細菌我們就無法生存。」研究人員認為他們的新墨水是完全安全的，他們使用的細菌都無害的。

除了醫學和生物技術的應用，研究人員還設想了許多其他潛在的用途。例如，採用flink列印的對象可以用來研究降解過程或生物膜的形成。目前一個實際的應用可能是含有細菌的3D列印感測器，它可以用來檢測飲用水中的毒素。另一個想法是創建可以過濾油污的細菌過濾器。

首先，要克服印刷時間慢和可擴展性較差的挑戰：A. xylinum桿菌目前需要幾天產生生物醫學纖維素。然而，研究人員確信他們可以進一步優化和加速這一過程。

3D列印特殊材料是Studart研究小組的主攻方向。例如，他和他的跨學科團隊還開發了一種可印刷的高孔隙率陶瓷油墨，它可以印刷類似骨結構的非常輕巧的能源產品。

文章來自materialstoday網站，原文題目為Novel hydrogel ink brings bacteria to 3D printing，由材料科技在線匯總整理。

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