布朗大學工程師開發出「按需降解」的生物3D列印材料

布朗大學的工程師們開發出一項技術，使用該技術能製造出「按需降解」的3D列印生物材料。這種材料可以用來製造圖案複雜的微流體裝置或動態細胞培養物。

之所以能按需降解與一種特殊的化學觸發有關。此外，在材料製造過程中，研究人員還使用了一種立體光刻技術來製造3D列印結構，這些結構帶有潛在可逆的離子鍵。

之前從來沒有人用SLA3D印表機來做這件事情，為了弄清楚如何操作，研究人員用藻酸鹽製作溶液。藻酸鹽是一種來自海藻的複合物，能進行離子交聯。

通過使用不同的離子鹽組合，包括鎂、鋇和鈣，布朗大學研究人員製造出有著不同剛度水平的3D列印物體，剛度是影響結構溶解速度的一個因素。

「我們的想法是，當離子被去除時，聚合物之間的連接應該會斷開。通過加入一種捕獲所有離子的螯合劑，我們可以去除離子，」研究人員解釋說，「這樣，我們可以組合瞬態結構，這些結構會在我們需要的時候解體。」

那麼，這種可以按需降解的3D列印結構有什麼用呢？這方面，研究人員有幾個想法。

一方面，藻酸鹽可以用作一個模板，來製造帶有複雜微流體通道的一個晶元上的實驗室設備。「我們可以用藻酸鹽來列印通道形狀，然後在它周圍用另外一種生物材料來列印一個永久性結構，」研究人員解釋說，「然後我們簡單地將藻酸鹽溶解掉，這樣就得到了一個空心通道，而不需要任何切割或複雜的裝配。」

這種立體光刻技術也可以用來為活細胞實驗製造動態環境。具體的做法是，用人類乳腺細胞將海藻酸鹽屏障圍起來，當屏障被溶解時，細胞會以特定的方式遷移。這會有助於癌症研究以及人造組織和器官的製造，因為對人體細胞來說，藻酸鹽屏障沒有任何毒性。

「我們可以開始考慮在人造組織中使用這種方法。在人造組織中，您可能希望出現類似血管的通道，」研究人員說，「我們可以用藻酸鹽模擬脈管系統，然後再將藻酸鹽消解掉。」

現在，研究人員計劃繼續研究該項目，以更好地控制列印結構的剛度、強度和降解速度。這項研究已經發表在《Lab on a Chip》上。

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