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【中国智能制造网 技术前沿】日前，麻省理工学院从由活细胞和水凝胶组成的生物链上3D打印出所谓的“活体纹身”。这种文身可以用来生产“可穿戴式传感器和交互式显示器的活性材料”，可以对特定的化学物质进行反应和检测。
麻省理工研发3D打印文身 可响应周围环境
近日，麻省理工学院的一个工程师团队已经证明能够从由活细胞和水凝胶组成的生物链上3D打印出所谓的“活体纹身”。当贴在人体皮肤上并暴露在某些化学物质下时，树形的“纹身”就会响起。
据悉，由麻省理工学院机械工程系的Xuanhe Zhao和生物工程、电气工程和计算机科学副教授Timothy Lu领导的这项研究已于近在“Advanced Materials”杂志上发表。
正如研究所概述的那样，研究人员提出了一种专门的生物打印技术，使他们能够创建由基因编程的生物材料制成的灵活的可穿戴结构。
在他们的示范中，麻省理工学院的研究人员3D打印出了一个由活细菌细胞组成的树形纹身。树的三种不同的颜色分支表示不同的细胞类型，并且每个分支已经被设计为对分子化合物的不同化学物质起反应。
通过将人体皮肤暴露于这些特定的化合物，然后将薄而透明的“纹身”放到皮肤上，3D打印的“纹身”在与化学品接触时开始发光。
虽然3D打印的“活体纹身”看起来很有趣，但它们有可能为更实际的目的服务。研究人员解释说，这个过程可以用来生产“可穿戴式传感器和交互式显示器的活性材料”，可以对特定的化学物质进行反应和检测。
3D打印的“纹身”也有可能适用于药物输送和外科植入物的应用，因为它们可以被建造成包含“经设计以产生诸如葡萄糖的化合物的细胞”，其可以逐渐甚至根据需要在体内进行释放。
研究人员表示，这一创新方法可用于3D打印“活体电脑”(由多种细胞类型组成的复杂结构，能够相互沟通)。麻省理工学院毕业研究员兼论文合著者Hyunwoo Yuk解释说：“这是一项非常有前景的工作，但我们希望能够打印出可以穿戴的生活计算平台。”
在开发生物3D打印纹身时，研究团队确实有一些障碍要克服。首先，科学家们必须找到适合打印过程的正确的细胞。正如他们所解释的那样，虽然的科学家正在研究哺乳动物细胞的印迹，但由于其脆弱性，并没有取得太多的成功。
Yuk说：“事实证明，这些细胞在打印过程中会死亡，因为哺乳动物细胞基本上是脂质双层气球。它们太弱，容易破裂。”
作为一个解决方案，麻省理工学院的研究小组转向了细菌细胞，这种细胞比哺乳动物细胞更易于形成更坚硬的细胞壁，并且可以忍受恶劣的环境。有趣的是，细菌细胞具有与水凝胶材料更广泛的相容性，使其成为生物打印应用的理想选择。
尽管如此，研究人员开始寻找好的水凝胶混合物来打印活体纹身，发现含有普罗尼克酸的水凝胶是合适的。“这种水凝胶具有通过喷嘴打印的理想流动特性，”Zhao解释说。“这就像挤出牙膏一样。你需要墨水从牙膏那样的喷嘴流出，打印后它可以保持其形状。”
终的可打印材料由与细菌细胞混合的水凝胶基质和保持细胞存活的营养物组成。据Zhao介绍，生物墨水是打印的理想选择，甚至展示了它能够以每个特征30微米的高分辨率打印的能力。“这意味着我们打印的每一行只包含几个单元格。我们还可以打印相对较大的结构，”他说。
活纹身本身是使用定制生物打印应用的3D打印机生产的。一旦打印，纹身就使用紫外线辐射固化，随后施用到已暴露于各种化学化合物的人体皮肤上。如上所述，当特定细胞类型与化学物质接触时纹身的分支逐渐开始发光。
虽然研究还处于早期阶段，但是活体纹身研究看起来很有希望，我们迫不及待地想知道未来还有哪些类型的活体纹身可以进行3D打印。
(原标题：MIT研究员使用细菌细胞开发出响应周围环境的3D打印“活纹身”)
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