快速3D打印技術(shù)能夠在幾秒到幾分鐘內(nèi)完成整個(gè)部件的打印過(guò)程，因此在生物打印、原型設(shè)計(jì)和制造等應(yīng)用領(lǐng)域中，越來(lái)越被視為是一種具有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)。墨爾本大學(xué)的David Collins及同事提出了一種名為“動(dòng)態(tài)界面打印”的新3D打印方法，后者利用聲學(xué)調(diào)制、受限的空氣-液體邊界，能夠在幾十秒內(nèi)快速生成厘米級(jí)3D結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表于《自然》。
傳統(tǒng)的3D打印機(jī)通過(guò)在堅(jiān)硬底板上逐層堆積材料完成打印。這種方法耗時(shí)，并且在將打印物體從打印平臺(tái)上移除時(shí)易造成損壞。新型打印機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)加壓的中空管道，管道被放入樹(shù)脂液體中，氣壓在管道的開(kāi)口端和樹(shù)脂間形成一個(gè)界面，當(dāng)樹(shù)脂暴露于光線時(shí)會(huì)固化并變硬。通過(guò)將物體的橫截面逐一投射到這個(gè)界面上，打印機(jī)可以逐步構(gòu)建出一個(gè)3D結(jié)構(gòu)。
揚(yáng)聲器用于振動(dòng)界面，產(chǎn)生波動(dòng)，從而加速固化過(guò)程。Collins指出，因此，這種打印機(jī)比類似的樹(shù)脂3D打印機(jī)速度更快，每秒鐘可打印0.7毫米的結(jié)構(gòu)，而此前的最快紀(jì)錄是每秒0.14毫米。
目前，研究人員已經(jīng)打印出直徑達(dá)3厘米、長(zhǎng)度達(dá)7厘米的物體，分辨率為15微米。 “這使我們可以打印單細(xì)胞級(jí)別的結(jié)構(gòu)。” Collins表示，打印物體在樹(shù)脂中隨著打印過(guò)程浮動(dòng)，因此這款打印機(jī)也能處理復(fù)雜構(gòu)造。
“我們可以使用非常柔軟的材料，打印出非常柔軟、非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，甚至比目前使用的任何材料都柔軟，”他說(shuō)。“這種打印機(jī)能夠打印模擬天然組織硬度的材料，是培養(yǎng)細(xì)胞和功能組織的絕佳選擇。”
由于打印界面是透氣而非固體的，這意味著該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“多材料”打印。Collins表示，可以先打印骨組織，其次是肌腱，然后再打印皮膚。
團(tuán)隊(duì)設(shè)想，該3D打印技術(shù)的首批應(yīng)用之一是從患者體內(nèi)采集組織樣本，并打印出功能性、定制化的組織模型。Collins表示，或許有朝一日，這項(xiàng)技術(shù)能讓醫(yī)生快速打印出多組功能性3D腎臟，并進(jìn)行一系列藥物測(cè)試，從而找出最有效的藥物。
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