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麻省理工学院研究人员的最新研究——可发光的3D打印“活纹身”

发布日期:2021-11-19 00:15

本文摘要:研究人员推出3D打印的“在世的纹身”,以应对情况的变化。一个了不起的新的3D打印技术使研究员缔造暂时“活纹身”。该方法使用由遗传编程的活细胞制成的墨水,其可以响应于差别的刺激而点亮。 暂时纹身可以随着身体的自然运动扭曲和拉伸,而且有朝一日可以让可穿着设备感知潜在的危险。一个了不起的新的3D打印技术使研究员缔造暂时“活纹身”。 该方法使用由遗传编程的活细胞制成的墨水,其可响应差别的刺激而点亮。

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研究人员推出3D打印的“在世的纹身”,以应对情况的变化。一个了不起的新的3D打印技术使研究员缔造暂时“活纹身”。该方法使用由遗传编程的活细胞制成的墨水,其可以响应于差别的刺激而点亮。

暂时纹身可以随着身体的自然运动扭曲和拉伸,而且有朝一日可以让可穿着设备感知潜在的危险。一个了不起的新的3D打印技术使研究员缔造暂时“活纹身”。

该方法使用由遗传编程的活细胞制成的墨水,其可响应差别的刺激而点亮。麻省理工学院的研究人员解释说,“在世的纹身”可以用来检测情况化学物质,例如pH或温度的变化。

每个纹身是一个透明的补丁内衬细菌细胞打印在树的形状,由细胞组成的细胞敏感差别的化学物质或化合物。一旦袒露于相关的化学品,该分支将点亮。麻省理工学院的研究小组解释说,其他制造类似质料的努力依赖于由温度敏感或光敏聚合物制成的油墨。

而那些试图使用基因工程细胞的人使用活哺乳动物细胞。研究生Hyunwoo Yuk说:“事实证明,这些细胞在印刷历程中正在死亡,因为哺乳动物细胞基本上是脂质双层气球。

他们太软弱,容易破裂。麻省理工学院的研究人员发现,这种细菌是更坚硬的质料。

它们可以在更恶劣的条件下存活,并与大多数水凝胶相容。研究人员使用了一种含有普鲁兰尼克酸的水凝胶。

这使他们能够逐层打印细胞,发生3D交互式结构。麻省理工学院机械工程系Noyce职业生长教授Xuanhe Zhao说:“这种水凝胶具有通过喷嘴打印的理想流动特性。“就像挤出牙膏一样。你需要[墨水]从牙膏那样的喷嘴中流出来,并在印刷完成后保持其形状。

研究人员还建设了一个定制的3D打印机。每个纹身是一个透明的补丁内衬细菌细胞打印在树的形状,由细胞组成的细胞对差别的化学物质或化合物敏感暂时纹身可以随着身体的自然运动扭曲和拉伸,而且有朝一日可以让可穿着设备感知潜在的危险他们用差别的化合物测试了纹身,展现了每个分支如何凭据差别的刺激点亮。赵先生说:“我们发现这种新的墨水配方很是好,可以以每个特征30微米的高分辨率举行打印。这意味着我们打印的每一行只包罗几个单元格。

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“我们还可以打印比力大型的结构,几厘米。”这项事情可能还没有为现实世界的应用做好准备,可是随着进一步的生长,他们说这可能会成为“活跃的”可穿着质料和交互式显示器。研究人员说,一旦接触到相关的化学物质,该分支就会点亮而且,它们甚至可以用于医疗应用,以便随着时间的推移缓慢地给药诸如葡萄糖的药物或化合物。

Yuk说:“这是很是有前途的事情,但我们希望能够印刷可以穿着的生活盘算平台。研究生Xinyue Liu说:“我们可以在3D工厂中使用像工人这样的细菌细胞。“他们可以被设计成在三维脚手架内生产药物,应用不应局限于表皮装置。只要制造方法和方法是可行的,植入物和可摄入物等应用都是可能的。

有许多有创意的工具,你可以做纹身,尤其是那些暂时的纹身。你可以获得由金属墨水,闪光的,甚至水晶制成的暂时纹身 - 但麻省理工学院的工程师可能是第一个想出了一个可以发光的“活的纹身”。工程师们使用3D打印的方法来制作纹身,纹身是由树状图案的活细菌细胞制成的薄而透明的贴片。细胞的打印方式与许多生物打印应用中3D打印细胞的方式相同 - 它们与水凝胶和营养素混淆,然后逐层挤出形成形状。

树的每一个分支都是由对差别化学或分子化合物敏感的细胞组成,当贴剂粘附的皮肤已经袒露于这些化合物时,这些分支点亮。据研究人员先容,该技术可用于建立可穿着式传感器和交互式显示器。这些器件可以用活细胞举行图案化处置惩罚,设计用来感测化学物质和污染物以及pH和温度的变化。

该团队还提出了一个模型,以预测细胞在种种条件下如何在3D打印结构内行动。这项研究揭晓在一篇题为“生物响应质料和器件的三维印刷”的论文中。其他敏感的3D印刷质料已经由温度敏感的聚合物或响应于光线收缩或膨胀的聚合物制成。为了从活细胞中缔造出一种反映迅速的质料,麻省理工学院的研究人员想方设法制止一些困扰其他科学家3D打印细胞 - 尤其是哺乳动物细胞的问题。

研究生Hyunwoo Yuk说:“事实证明,这些细胞在印刷历程中正在死亡,因为哺乳动物细胞基本上是脂质双层气球。“他们太弱,容易破裂。”另一方面,细菌细胞更为坚硬。

他们坚韧的细胞壁能够通过3D打印机的挤出机继续存活,而且与大多数水凝胶兼容。经由筛选测试后,麻省理工学院的研究人员发现,具有普鲁兰尼克酸的水凝胶是最相容的质料,而且它也具有3D打印的理想一致性。Noyce麻省理工学院机械工程系职业生长教授Xuanhe Zhao说:“这种水凝胶具有理想的通过喷嘴打印的流动特性。

“这就像挤出牙膏。你需要[墨水]像牙膏那样从喷嘴流出,印刷后它可以保持其形状。研究人员然后将水凝胶与设计的细菌组合以响应差别的化学刺激以及维持细胞的营养素。赵先生说:“我们发现这种新的墨水配方很是好,可以以每个特征30微米的高分辨率举行打印。

“这意味着我们打印的每一行只包罗几个单元格。我们也可以打印比力大的结构,丈量几厘米。“他们使用定制的3D打印机在弹性体贴片上打印树形状,然后使用紫外线固化。那么是时候来测试这个补丁了。

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一个测试者的手被涂上几种差别的化合物,“纹身”放在上面。几个小时后,随着细菌感受到相应的化学刺激,树枝开始发光。研究人员还设计了一些细菌间的相互通讯。

一些细菌被设定为只有在吸收到另一个细菌的信号时才点亮。为了测试这种交流方法,科学家们印刷了一层薄薄的水凝胶,上面有一层“输入”信号发生细菌和化学物质,上面笼罩着一层“输出”或信号吸收细菌。输出细菌只有在重叠并吸收来自输入细菌的信号时才点亮。

Yuk说:“这是很是有前途的事情,但我们希望能够打印可以穿着的生活盘算平台。在不久的未来,研究人员想要建立灵活的贴片和贴纸形式的定制传感器 - 或纹身 - 可以被设计来检测差别的化学或分子化合物。他们还在研究制造药物胶囊和手术植入物,其中含有经由工程革新而发生葡萄糖等化合物的细胞。

研究生Xinyue Liu说:“我们可以在三维工厂像工人一样使用细菌细胞。“他们可以被设计成在三维支架内生产药物,应用不应局限于表皮装置。只要制造方法和方法是可行的,植入物和可摄入物等应用都是可能的。“这项研究的作者包罗Xinyue Liu, Hyunwoo Yuk, Shaoting Lin, German Alberto Parada, Tzu-Chieh Tang, Eléonore Tham, Cesar de la Fuente-Nunez, Timothy K. Lu and Xuanhe Zhao。

[图像泉源:MIT ]。


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