工程师已经掌握了微凝胶内部含硅的3D打印技术

佛罗里达大学的科学家们已经学到了如何在微凝胶中印刷硅酮 。 这一发现有望显着提高制造医疗植入物的技术:与当今市场上所有可用的植入物相比,它们将变得更可靠,更便宜,更方便。 这不是您的想法,而是另外一个。 例如,心脏瓣膜以及软导管,引流器械,可植入网和其他外科配件。

当前,这种装置必须在压力机上模制。 如果需要特定的形状和尺寸,则等待操作的过程可能会持续几天甚至几周。 并非每个患者都能生存,直到他们制造出所需形状的有机硅零件为止。 3D打印可将制造时间缩短至数小时,从理论上讲,这可以挽救生命。

微凝胶是由相互连接的聚合物形成的溶胀的微粒。 它们具有非常特殊和有用的流变特性,即变形和流动性的特定组合。 因此,它们以工业规模制造,用作润滑剂,个人护理产品,涂料,甚至用于收集油 。 在极端压力的影响下,微凝胶变成液体-加热物质不会自发发生。 正是这种性质(暂时转变为液体)可用于3D打印微凝胶内部的液体对象。

传统的工业生产方法(溶胀合成)限制了微凝胶的使用。 但是几年前,科学家们掌握了3D打印,然后发现了这种材料的全新假设。 挤压微凝胶用于印刷独特的水凝胶和硅酮结构,甚至用于支撑活细胞的结构 。 通过这种技术,印刷材料实际上被物理地夹持在包装的微凝胶的空间中,该微凝胶在印刷(注射)尖端的影响下暂时变成液体,然后迅速返回其先前的凝胶状态。 因此,可以在容器内部高精度地印刷柔软且易碎的材料。 佛罗里达大学的研究人员使用了此技术。 研究团队多年来一直致力于活体器官和组织的3D打印,该项目是他们研究的副产品。

在这种情况下,主要的科学发现是容器的化学结构。 先前的水基微凝胶不允许使用液态硅酮印刷,而液态硅酮实际上溶解在容器中。 因此,科学家开发了一种不会与“涂料”混合的油基材料。


手术配件和植入物的制造时间减少了一个数量级,这本身就是一个巨大的成就。 但同时,也可以生产更复杂形式的零件。 某些类型的产品,例如带有压敏阀的排水管,通常不可能一步一步地在压力机上生产。 这是一项艰巨而艰苦的工作。 现在可以简单地打印它们。


印刷硅胶物品

该论文的主要作者,机械和航空工程学的博士生克里斯托弗·奥布赖恩(Christopher O'Bryan) 表示: “我们的新材料为液态有机硅提供了支持,并允许3D打印非常复杂的结构,甚至是由有机硅弹性体制成的封装部件。”

在这一领域,谈论财务并不完全合适,但是以新方式制造的配件应该比目前的配件便宜得多。


据推测,随着新技术的出现,甚至有可能开发出可以包裹物质的新治疗设备-并将其少量释放到体内。 这些是刺激组织在正确位置生长的药物或分子。 如果您幻想,那么将来的某一天,我们将开始在骨骼上逐字地构建肌肉,血管和神经组织-就像科幻小说一样,从头开始构建人体。

器官和组织打印仍然是来自佛罗里达大学的一组研究人员的主要目标,他们继续尝试3D打印机和各种材料。 根据工程师的说法,这将在几十年内成为可能。 这是一个遥不可及的未来,因此它们被印刷有机硅植入物的侧面项目暂时分散了注意力,这项发明今天可以使用。

该科研成果于2017年5月10日发表在《 科学进展 》杂志上(doi:10.1126 / sciadv.1602800)。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN403821/


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