麻省理工學(xué)院(MIT)機(jī)械工程系的研究人員已經(jīng)研發(fā)出由活細(xì)胞和水凝膠組成的生物墨水上打印的“活體紋身”。當(dāng)粘在人的皮膚上，接觸到某些化學(xué)物質(zhì)時(shí)，樹(shù)狀的“紋身”就會(huì)發(fā)光。這項(xiàng)研究是由麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的Xuanhe Zhao和生物工程，電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授Timothy Lu領(lǐng)導(dǎo)的，他們的研究論文已在《高級(jí)材料》雜志上發(fā)表。
研究人員提出了一種專(zhuān)門(mén)的生物打印技術(shù)，使他們能夠創(chuàng)建由基因編程的生物材料制成的靈活的柔性可穿戴結(jié)構(gòu)。在他們的演示中，MIT研究人員用3D打印出一種由活細(xì)菌細(xì)胞制成的五彩樹(shù)形的紋身。樹(shù)的三種不同的分支顏色表示不同的細(xì)胞類(lèi)型，每一個(gè)分支都被設(shè)計(jì)成對(duì)分子化合物的不同化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng)。
通過(guò)將人體皮膚暴露于這些特定的化學(xué)物質(zhì)中，然后將薄而透明的“重慶紋身”涂在皮膚上，3D打印的分支在與這些化學(xué)物質(zhì)接觸時(shí)就會(huì)開(kāi)始發(fā)光。研究人員解釋說(shuō)，這個(gè)過(guò)程可以用來(lái)生產(chǎn)可穿戴傳感器和交互式顯示器的活性材料，可以對(duì)特定的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)和檢測(cè)。
3D打印紋身也有可能被應(yīng)用于藥物傳遞和外科植入物，因?yàn)樗鼈兛梢员粯?gòu)建成包含制造葡萄糖等化合物的細(xì)胞，這些細(xì)胞可可以根據(jù)需求逐漸被釋放到身體內(nèi)。此外，研究人員表示，這種創(chuàng)新方法可用于3D打印“活體電腦”(由多種細(xì)胞類(lèi)型組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，能夠相互溝通)。
在開(kāi)發(fā)3D生物印花紋身時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)面臨一些障礙。首先，科學(xué)家們必須找到合適的細(xì)胞來(lái)承受打印過(guò)程。正如他們所解釋的那樣，雖然全球的科學(xué)家正在努力打印哺乳動(dòng)物細(xì)胞，但由于其脆弱性，容易破裂，并沒(méi)有取得多少成功。作為一個(gè)解決方案，MIT研究小組轉(zhuǎn)向了細(xì)菌細(xì)胞，這種細(xì)胞比哺乳動(dòng)物細(xì)胞更易于形成更堅(jiān)硬的細(xì)胞壁，并且可以忍受惡劣的環(huán)境。有趣的是，細(xì)菌細(xì)胞與水凝膠材料更加相容，使其成為生物打印應(yīng)用的理想選擇。
盡管如此，研究人員還是開(kāi)始尋找最好的水凝膠混合物來(lái)打印活體紋身，發(fā)現(xiàn)含有普郎尼克酸的水凝膠是最合適的。這種水凝膠具有理想的流動(dòng)特性，可以通過(guò)噴嘴打印，最終可打印材料由一種與細(xì)菌細(xì)胞混合的水凝膠基質(zhì)和保持細(xì)胞存活的營(yíng)養(yǎng)物組成。據(jù)Zhao的說(shuō)法，這種生物墨水非常適合打印，甚至展示了它能夠以每個(gè)特征30微米的高分辨率打印的能力。
活體紋身本身是用3D打印機(jī)為生物打印應(yīng)用定制的。一旦打印出來(lái)，紋身就可以使用紫外線(xiàn)輻射固化，隨后應(yīng)用到暴露于各種化學(xué)化合物的人體皮膚上。如上所述，當(dāng)特定的細(xì)胞類(lèi)型與化學(xué)物質(zhì)接觸時(shí)，紋身的分支逐漸開(kāi)始發(fā)光。雖然還處于早期階段，但是活體紋身研究看起來(lái)很有希望，我們迫不及待地想知道未來(lái)還有哪些類(lèi)型的活體紋身可以進(jìn)行3D打印。
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