欢迎您,访问中华环保宣传网
科学家将花粉变成用于生物医学应用的3D打印墨水 纳米罐从水中捕获溶解的二氧化碳和有毒离子 没收的化石原来是来自巴西的特殊飞行爬行动物 机器人模仿螳螂虾强大的一拳 新研究揭示了将汽车排气管变成发电机的热电墨水 人工智能帮助预测北极海冰损失 值得关注的三个可持续男装品牌 草药可以制造天然绿色无毒的腐蚀抑制剂 制定可产生业务成果的可持续发展计划的三个步骤 对可持续美容品牌的需求不断增长 环保 您的企业在地球上做得对吗 2021年绿色建筑材料全球市场报告 航空可持续性与环境 5个环保尿布品牌 消费者越来越多地使用清洁和消毒产品 越来越多的人希望产品对环境友好 Chobani正在用新的纸质酸奶杯摆脱塑料 家电制造商为南非人提供新的环保与高效的选择 可持续和成功活动的5个创意 棉质手提袋不是我们认为的环保解决方案 环保技术将烘干机棉绒转化为能源 打造绿色家园的5大方法 减少产品对环境影响的三种方法 SCORE导师帮助Conshohocken园艺师开展环保业务 监利垃圾焚烧发电二期项目年底可试运行 2025年实现碳达峰!上海准备这么做 十四五期间生物质发电享有的政策性补贴 碳中和背景下垃圾焚烧发电行业的发展机遇与挑战 济南将编制2021-2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案 湖南省2021年国家大宗固体废弃物综合利用备选示范基地和骨干企业拟推荐名单的公示 福建省关于加强县城绿色低碳建设的通知 江西省申报国家级大宗固体废弃物综合利用示范基地和骨干企业(备选)名单 【东江科创】对标世界一流 一图看懂东江环保数字化转型实施方案 中科院王毅:未来10到20年循环经济将进入非常快的增长期 2021年安徽省绿色工厂名单公布 60家企业入选 “吃”进生活垃圾 “吐”出绿色电力 ——铜仁大力发展新能源产业推动绿色发展 《河北省“十四五”循环经济发展规划》印发 生态环境部等五部门《关于加快补齐医疗机构污水处理设施短板 提高污染治理能力的通知》 山东省印发矿业绿色高质量发展提升行动工作方案 推进绿色矿山建设 生活垃圾焚烧发电厂暖通设计分析 华光环能拟分拆国联环科创业板上市 加速发展污泥处置业务 我国农林生物质发电产业存在的深度问题 江西都昌县生活垃圾焚烧发电厂首车垃圾正式进厂 超3亿!东莞市新东欣环保投资有限公司中标东莞市镇级填埋场浓缩液处理服务采购项目 典型化工场地地下水污染治理示范获验收 博奇环保拓宽业务版图 斩获钢铁焦化废水零排第一单 江苏新奇环保中标井冈山污水处理厂(扩容提标后)委托第三方运营采购项目 【案例】兴蓉环境:不增用地不停产,实现水量翻倍水质提标 长江环保集团与襄阳市襄州区签署共抓长江大保护合作框架协议 【案例】碧水源:采用双膜技术,为中芯国际芯片制造供给工业用超纯水 广西大学资源环境与材料学院、自治区玉林生态环境监测中心产学研合作基地签约揭牌

您的位置:首页 >低碳经济 >

科学家将花粉变成用于生物医学应用的3D打印墨水

来源:更新时间:2021-08-27

新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore) 的科学家们找到了一种使用向日葵花粉开发 3D 打印墨水材料的方法,该材料可用于制造对组织工程、毒性测试和药物递送有用的部件。

这种花粉衍生的墨水在沉积到表面时能够保持其形状,使其成为生物医学领域当前用于 3D 打印(也称为生物打印)的墨水的可行替代品。此类墨水通常柔软细腻,因此在生物打印机逐层沉积墨水时,很难保持最终产品所需的 3D 形状和结构。

为了说明他们基于花粉的 3D 打印墨水的功能,新加坡南洋理工大学的科学家打印了一个生物组织“支架”,在实验室研究中表明它适合细胞粘附和生长,这对组织再生至关重要。

研究小组表示,这种花粉的新用途,在科学期刊《先进功能材料》的封面特写的一篇科学论文中有所描述,突出了其作为当前生物印刷油墨的可持续替代材料的潜力。

该研究的共同主要作者南大材料科学与工程学院的 Cho Nam-Joon 教授说:“生物打印可能具有挑战性,因为所用墨水的材料通常太软,这意味着预想产品的结构可能会在打印过程中崩溃。打印。通过调整向日葵花粉的机械性能,我们开发了一种基于花粉的混合墨水,可用于打印具有良好结构完整性的结构。利用花粉进行 3D 打印是制造花粉墨水的一项重大成就是可持续和负担得起的。鉴于有许多类型的花粉种类具有不同的大小、形状和表面特性,花粉微凝胶悬浮液有可能被用来创造一类新的环保 3D 打印材料。”

该研究的共同主要作者、南大化学与生物医学工程学院的宋居哈助理教授说:“我们的研究结果可以为定制的柔性膜打开新的大门,这些膜完全适合人体皮肤的轮廓,例如伤口敷料贴片或面膜。如此柔软柔性薄膜通常是基于平面几何形状制造的,因此当应用于大面积皮肤(例如面部或关节等经常运动的区域)时,会导致诸如层间断裂或贴合不良等问题。基于花粉的 3D 打印墨水具有生物相容性、柔韧性和低成本,我们可以制造适合人体皮肤轮廓的膜,并且能够弯曲而不会断裂。”

该研究团队还包括来自韩国朝鲜大学的助理教授 Jang Taesik。

加州大学洛杉矶分校化学与生物化学、生物工程和材料科学与工程特聘教授 Paul S. Weiss 教授(未参与该研究)说:“花粉是一种迷人且可持续的生物纳米材料,具有无数用途。Song、Cho 和他们的团队现在将其添加到可以通过增材制造、3D 打印进行更大规模构建的武器库中,方法是将其加入墨水中。”

斯坦福医学院肝炎和肝组织工程中心主任 Jeffrey S. Glenn 博士没有参与这项研究,他补充说:“这是一篇非常令人兴奋的论文,它展示了 3D 打印定制结构的能力,用于制造和药物以可持续、廉价且无毒的材料交付。”

如何开发基于花粉的混合墨水

当今使用最广泛的生物打印方法是基于挤出的生物打印,其中墨水从喷嘴连续分配并沿数字定义的路径沉积,以逐层制造 3D 结构。

这种方法的挑战之一是难以在没有额外支撑的情况下保留软质精细材料(如水凝胶、细胞和生物聚合物)的 3D 结构和形状。通常使用称为支持矩阵的结构,在打印过程中软墨水沉积在该结构中。然而,这会造成浪费,因为打印后支撑矩阵变得无法使用。

宋助理教授说:“之前的研究工作集中在通过将水凝胶与纤维或颗粒混合来开发用于高效沉积和可印刷性的特殊生物墨水。这种水凝胶复合墨水的主要缺点是喷嘴堵塞,这在具有“这种纤维或颗粒的含量更高。相比之下,我们开发的基于花粉的混合墨水具有足够的机械强度,可以在不堵塞打印机的情况下保持其结构。”

这种基于花粉的混合墨水的开发过程始于在碱性溶液中培养坚韧的向日葵花粉——一种类似于制皂的环保过程——六个小时以形成花粉微凝胶颗粒。

然后将花粉微凝胶与水凝胶混合,例如海藻酸盐(一种通常从棕色海藻中获得的天然聚合物)或透明质酸(一种由身体自然产生的透明粘稠物质),以形成最终的花粉-水凝胶混合墨水。

用于细胞培养和药物递送的基于花粉的支架

作为概念验证,科学家们在 12 分钟内打印了一个五层组织工程支架,可用于培养细胞。然后将胶原蛋白添加到支架中以提供细胞可以粘附和生长的锚点。

科学家们随后将人体细胞接种到支架上,发现它的细胞接种效率高达 96% 至 97%。这与倒胶体晶体 (ICC) 水凝胶的性能相当,后者被广泛用作 3D 细胞培养平台,但制造起来既费时又费力。

鉴于花粉会响应 pH 值变化——当环境变为酸性或碱性时——NTU 团队还测试了 3D 支架作为刺激响应药物递送系统的可行性。当将荧光红色染料滴到支架上时,科学家们发现花粉微凝胶颗粒逐渐将染料释放到支架中。释放的量和速率随着酸的加入而增加。科学家们说,这表明花粉支架有可能被用作具有受控释放的药物递送系统。

Cho 教授说:“花粉微凝胶颗粒具有空心壳结构,这意味着它们有可能用于在具有定制 3D 结构的药物递送平台中携带药物、细胞或生物分子。我们现在正在研究如何使用这些花粉微凝胶用于各种生物医学应用中的 3D 细胞培养平台的支架。

“鉴于花粉的刺激响应性质,基于花粉的支架也有可能用作智能药物载体。例如,我们可以通过在基于花粉的支架上涂上薄层来进一步减缓药物的释放藻酸盐,并通过引入酸来刺激释放。”

用于软 3D 打印墨水的基于花粉的支撑结构

科学家们还发现,源自坚韧的花粉粒的柔软而灵活的花粉微凝胶颗粒有可能用作可回收的支撑基质,用于自由形式的 3D 打印,其中沉积了软墨水。当油墨固化时,支撑矩阵可防止印刷结构坍塌。

为了测试他们的方法的可行性,科学家们使用花粉微凝胶作为支撑,为肘部制作了一个 3D 打印的硅橡胶网,在打印时可以保持肘部网的形状。

在花粉微凝胶内以 75°C (167°F) 固化打印产品 24 小时后,科学家们发现打印的 3D 硅橡胶网可以适应人体肘部曲率。他们还发现,在花粉微凝胶支撑基质中印刷和固化的硅橡胶样品的机械性能与通过传统浇铸方法制造的样品的机械性能相似。

花粉在生物医学领域的应用建立在南大研究团队将花粉粒(一种天然可再生资源)重新利用为各种环保替代材料的基础上,从环保纸到可以浸泡的可生物降解海绵上油污染物。

这项研究与南大在其 2025 年战略计划中的研究雄心一致,旨在将发明和创造力转化为提高经济效益和生活质量的成果。

该团队现在正在寻求与行业合作,以完善他们的 3D 打印创新并促进其商业应用。

热点图文

科学家将花粉变成用于生物医学应用的3D打印墨水
科学家将花粉变成用于生物医学应用的3D打印墨水
2021年绿色建筑材料全球市场报告
2021年绿色建筑材料全球市场报告
碳中和背景下垃圾焚烧发电行业的发展机遇与挑战
碳中和背景下垃圾焚烧发电行业的发展机遇与挑战
Cheil Worldwide与96家合作伙伴公司加入环境协议
Cheil Worldwide与96家合作伙伴公司加入环境协议
古代爬行动物头骨的CT扫描显示2200万年来几乎没有进化变化
古代爬行动物头骨的CT扫描显示2200万年来几乎没有进化变化
厨余垃圾处理技术评估——基于案例的实例分析
厨余垃圾处理技术评估——基于案例的实例分析
2021年8月第三周最新全国污水处理项目汇总
2021年8月第三周最新全国污水处理项目汇总
环保特性在预测期内广泛用于保护和装饰应用以推动粉末涂料市场
环保特性在预测期内广泛用于保护和装饰应用以推动粉末涂料市场
本站部分图片和新闻内容来源网络,如有侵权请联系我们删除。

版权所有:中 华 环 保 宣 传 网