不要吃! 有用的3D糖印刷



糖的3D打印通常仅与烹饪和糖果有关。 如果是这样的话,那么从实用的角度来看,它却有些琐碎而无用(尽管甜点当然也很棒)。

伊利诺伊州科学家的最新发现将改变这种态度。 他们开发了免费的异麦芽酮糖醇印刷方法,并已将其用于微流体装置和生物组织。 一般而言,研究小组的负责人是伊利诺伊州癌症中心的负责人,所创造的成果将有助于研究癌性肿瘤。

关于糖果糖印刷的几句话
加州设计师Kyle和Liz von Hasseln于2013年率先在3D打印机中猜糖。 根据一个既定的传说,他们想为一个朋友做一个生日蛋糕,但他们没有烤箱。 因此,他们决定打印蛋糕。 经过多次尝试,他们还是在一个小蛋糕上名列前茅,上面印有一个朋友的名字(他们在整理时,她的生日已经过去了)。 在确定这是一个充满希望的领域之后,这对夫妇成立了糖实验室(The Sugar Lab),并开始制作可食用的艺术品。 在同一年的2013年,3D Systems 收购了这家初创公司。

2014年,3D Systems开始批量生产糖打印机。 他们使用分层的方法创建对象。 首先是一层材料,然后是一层水,用作固定剂。 成品耐用且形状良好。




糖业实验室的工作。 照片来源

除了工业巨头,这个想法开始培养个人爱好者-例如荷兰人朱利安·辛格(Julian Singh)。 在他自己设计的打印机上,他制作了一种特殊的糖粉,并在其中添加了粘合剂。

伊利诺伊大学的工程师已经创建了3D打印机,该打印机可以打印糖,并允许您创建详细的结构-这样,商用3D打印机就无法打印。 该打印机不是逐层创建对象,而是由硬化的异麦芽酮糖醇制成细丝网络,后者是一种用于咳嗽药水的糖醇。

该项目由伊利诺伊州癌症中心主任Rohit Bhargava领导。 他是工程学教授,与化学家,电气工程师和机械制造商长期合作。 由于其专业化,Bhargava从事肿瘤学领域的研究。 新方法将改进这些研究的方法。

科学家提请注意的不是普通的蔗糖,而是它的一种选择。 这是Isomalt,食品补充剂E953-用于制造糖尿病患者的产品。 异麦芽酮糖醇对身体无害,但味甜且融化良好。 因此,它也广泛用于制备糖果,冰淇淋,巧克力和其他糖果。


异麦芽糖装饰示例

异麦芽酮糖醇晶体容易加热和熔化。 但是最主要的是,材料会迅速变硬并保持原来的形状。 冷却后几乎不变形,糖的可塑性有助于最大化物体的细节。

根据Bhargava的说法,异麦芽酮糖醇印刷是一种创建框架的方法,该框架可将软组织附着在其上,生长细胞或组织。 随后,该框架将自行解散。 一种可能的用途是组织培养或在实验室中研究肿瘤。 细胞培养通常在平板上培养(在培养皿中)。 这使我们能够了解细胞的某些特征,但这不是查看人体系统功能的最有效方法:“人体中的每一种都有明确定义的形式,并且形式和功能紧密相连。”

在发表的报告中,研究人员描述了异麦芽酮糖免费印刷的材料和机理。 这里的“自由”是指随着喷嘴在空间中移动,熔融材料固化成固体结构。


以前已经研究过用其他类型的糖进行印刷,但是存在材料燃烧和结晶的问题。 研究小组发现异麦芽酮糖醇适合3D打印,不易燃烧和结晶。 然后,研究人员必须用正确的机械零件组合制造打印机:正确的熔点,挤出机中的压力,正确的喷嘴直径和速度。

所得异麦芽酮糖醇结构的优点之一是能够制造出具有圆形横截面的细管,这是使用常规聚合物印刷无法实现的。 糖溶解后,会留下一系列相连的圆柱管和隧道,可用作血管将营养物质输送到组织或在微流控设备中创建通道。

另一个优点是由于打印设置的微小变化,能够精确控制结构各部分的机械特性。



“例如,我们打印一只兔子。 通过设置各种打印参数,我们可以使兔子的尾巴,背部和耳朵的机械性能有所不同,” Bhargava说。 -这对于生物学研究非常重要。 在逐层打印中,相同的材料以相同的体积发出,因此很难设置不同的机械性能。”

Bhargava小组已经在微流体装置中使用异麦芽酮糖蛋白支架并用于细胞培养。 科学家现在正在为这些支架开发涂料,以控制其溶解速度。
3D打印博览会上有关新3D打印设备和技术的更多信息。 直到明天,包括首尾两天,我们才降低了机票价格。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN423185/


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