近日，德克薩斯大學(xué)(xué)奧斯汀分校發(fā)(fā)布了一項(xiàng)極具吸引力的3D打印領(lǐng)(lǐng)域創(chuàng )(chuàng)新成果，該成果有望徹底改變下一代醫(yī)療設(shè)備和柔性電子產(chǎn)(chǎn)品。該校研究人員在美國(guó)國(guó)防部、美國(guó)國(guó)家科學(xué)(xué)基金會(huì )(huì)和羅伯特·A·韋爾奇基金會(huì )(huì)的資助下，開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種創(chuàng )(chuàng)新方法，其靈感源自骨骼和軟骨等天然材料的組合，能夠?qū)⒂步Y(jié)構(gòu)和軟結(jié)構(gòu)無(wú)(wú)縫整合到一個(gè)(gè)打印件中。這使得利用3D打印機(jī)打印出一個(gè)(gè)功能齊全的膝關(guān)(guān)節(jié)微型模型成為可能。

這種新的3D打印方法并非使用傳統(tǒng)的線(xiàn)(xiàn)材，而是使用一種特殊的液態(tài)(tài)樹(shù)(shù)脂，這種樹(shù)(shù)脂會(huì )(huì)對(duì)兩種光脈沖產(chǎn)(chǎn)生反應(yīng)。因此，紫外線(xiàn)(xiàn)在固化過(guò)(guò)程中會(huì )(huì)產(chǎn)(chǎn)生堅(jiān)硬的塑料狀區(qū)域，而紫外光則會(huì )(huì)產(chǎn)(chǎn)生彈性的橡膠狀區(qū)域。這使得在同一組件內(nèi)實(shí)(shí)現(xiàn)從硬到軟的過(guò)(guò)渡成為可能。

人工膝關(guān)(guān)節(jié)是研究人員首次將該方法應(yīng)用于實(shí)(shí)踐的嘗試。

化學(xué)(xué)交聯(lián)(lián)分子有助于防止接觸點(diǎn)(diǎn)斷裂或結(jié)構(gòu)變?nèi)?。正染i驢慫_斯大學(xué)(xué)奧斯汀分校助理教授扎克·佩奇（Zak Page）所解釋的那樣：“我們引入了一種同時(shí)(shí)具有兩種反應(yīng)基團(tuán)的分子，這樣兩種凝固反應(yīng)就可以在界面處相互‘對(duì)話(huà)(huà)’。這使得軟硬部分之間的結(jié)合力更強(qiáng)，而且如果我們?cè)敢?，還可以實(shí)(shí)現(xiàn)漸進(jìn)(jìn)式過(guò)(guò)渡?！?/span>

德克薩斯大學(xué)(xué)的首批申請(qǐng)人

該方法已在膝關(guān)(guān)節(jié)上進(jìn)(jìn)行了實(shí)(shí)踐測(cè)試。關(guān)(guān)節(jié)內(nèi)的人工骨骼必須保持穩(wěn)定，而韌帶必須具有柔韌性。該模型功能齊全，因此在生物力學(xué)(xué)植入物領(lǐng)(lǐng)域極具前景。此外，該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種可拉伸電子帶，其中的金導(dǎo)體必須具有可靠的拉伸性——即使韌帶部分較為堅(jiān)硬——以保護(hù)導(dǎo)體。

據(jù)作者介紹，該研究團(tuán)隊(duì)的新方法比以往的方法運(yùn)行速度更快，效果也更好。此外，打印機(jī)設(shè)置易于復(fù)制且成本低廉，使研究人員、醫(yī)院和教育工作者能夠輕松掌握這項(xiàng)技術(shù)(shù)。“這種方法可以使增材制造在大批量生產(chǎn)(chǎn)方面比注塑成型等傳統(tǒng)方法更具競(jìng)爭(zhēng)力。同樣重要的是，它開(kāi)(kāi)辟了新的設(shè)計(jì)可能性，”P(pán)(pán)age實(shí)(shí)驗(yàn)室的博士生Keldy Mason說(shuō)(shuō)道。

這種革命性的能力將生物功能與強(qiáng)大的機(jī)械性能完美融合，開(kāi)(kāi)辟了無(wú)(wú)限可能——從醫(yī)療植入物到軟體機(jī)器人組件，再到可穿戴電子設(shè)備。憑借其高精度、可擴(kuò)展性和成本效益，這種方法即將首次獲得實(shí)(shí)際應(yīng)用。

編譯整理：3dnatives