姓名：劉亞寧 ? ? 學(xué)號(hào)：17101223434
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【嵌牛導(dǎo)讀】：近些年來鸳惯，科學(xué)家一直嘗試?yán)?3D 打印墨水制備各種響應(yīng)型材料商蕴。比如，有人利用溫度敏感型高分子制成墨水芝发，由此打印了溫度響應(yīng)型的可變形物體绪商。還有人利用在光照下有伸縮效應(yīng)的高分子，打印了光敏化結(jié)構(gòu)辅鲸。而MIT研究人員制備了“活的紋身”格郁。
【嵌牛鼻子】：3D打印技術(shù)、基因編程瓢湃、響應(yīng)型材料理张、菌細(xì)胞
【嵌牛提問】：3D打印技術(shù)能做什么呢？對(duì)以后的計(jì)算機(jī)有什么影響绵患？
【嵌牛正文】：麻省理工學(xué)院（MIT）機(jī)械工程系的教授趙選賀與生物工程系和電子工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)系的助理教授盧冠達(dá)帶領(lǐng)的合作團(tuán)隊(duì)雾叭，意識(shí)到活細(xì)胞或許也可以用作 3D 打印墨水，制備響應(yīng)型材料落蝙。尤其是织狐，可以利用基因編程，使活細(xì)胞對(duì)多種刺激做出響應(yīng)筏勒。他們并不是第一個(gè)考慮利用 3D 打印活細(xì)胞的團(tuán)隊(duì)移迫，實(shí)際已有人嘗試用 3D 打印哺乳動(dòng)物細(xì)胞，但是沒有成功管行。因?yàn)椴溉閯?dòng)物細(xì)胞太脆弱厨埋，很容易破裂，在打印過程很容易死掉捐顷。
MIT 研究團(tuán)隊(duì)在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了一種比哺乳動(dòng)物細(xì)胞強(qiáng)壯的細(xì)胞類型荡陷。這種菌細(xì)胞具有堅(jiān)硬的細(xì)胞壁，使其能夠在相對(duì)嚴(yán)苛的條件下存活迅涮，比如可以承受打印過程中的壓力废赞。另外，不同于哺乳動(dòng)物細(xì)胞的是叮姑，菌細(xì)胞與大部分水凝膠（水與少量高分子的混合物）兼容唉地。研究表明，水凝膠提供的水相環(huán)境传透，能夠支撐細(xì)菌存活耘沼。
研究人員做了大量的篩選實(shí)驗(yàn)，并找到了最有利于菌細(xì)胞生存的水凝膠材料——含有普朗尼克酸的水凝膠朱盐。這種水凝膠在 3D 打印中表現(xiàn)出很好的一致性耕拷，并且它的流動(dòng)特性非常適用于采用噴嘴的打印過程。此外托享，采用這種水凝膠制成的墨水骚烧，在打印用時(shí)如同牙膏一樣被擠出浸赫，并在打印后一直保持形狀不變。盧冠達(dá)為團(tuán)隊(duì)還提供了菌細(xì)胞赃绊，可對(duì)多種化學(xué)刺激以發(fā)亮形式作出響應(yīng)既峡。
由此，研究團(tuán)隊(duì)找出了 3D 打印墨水的配方碧查，利用細(xì)菌运敢、水凝劑和營(yíng)養(yǎng)鹽，供養(yǎng)細(xì)胞并保持它們的功能性忠售。趙選賀表示传惠，利用這種新配方打印出的結(jié)構(gòu)小至 30 微米，大到幾厘米稻扬。
研究中卦方，他們采用了定制的 3D 打印機(jī)。為了演示研究成果泰佳，團(tuán)隊(duì)在高彈體薄層上打印了樹形的水凝膠（帶有活細(xì)胞）圖案盼砍。利用紫外光輻照，進(jìn)行固化處理逝她。固化之后浇坐，得到透明的“貼畫”，并將其粘貼到涂抹了幾種化合物的手背上黔宛。幾個(gè)小時(shí)之后近刘，當(dāng)菌細(xì)胞感知到相應(yīng)的化學(xué)刺激時(shí)，樹形“貼畫”中的樹枝就會(huì)發(fā)亮臀晃。因?yàn)槊總€(gè)樹枝都有排列著不同的活菌細(xì)胞觉渴，會(huì)對(duì)不同的分子化合物產(chǎn)生感應(yīng)。
研究人員還設(shè)計(jì)菌細(xì)胞之間的交互作用积仗。比如，他們通過基因編程蜕猫，使活細(xì)胞只有在接受其他細(xì)胞的特定信號(hào)時(shí)寂曹，才發(fā)亮響應(yīng)。為了驗(yàn)證這一設(shè)計(jì)回右，研究人員打印了一層薄薄的含有“輸入電路”（可產(chǎn)生信號(hào)的細(xì)菌和化學(xué)物質(zhì)）的水凝膠絲隆圆，覆蓋了另一層含有“輸出電路”（可接收信號(hào)的細(xì)菌）的水凝膠絲。研究發(fā)現(xiàn)翔烁，只有兩種細(xì)絲重疊時(shí)渺氧，含有“輸出電路”的水凝膠絲才能發(fā)亮。此外蹬屹，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種模型侣背，可以預(yù)測(cè)各種不同條件下白华，特定 3D 打印結(jié)構(gòu)中細(xì)胞的交互作用。這個(gè)模型能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)響應(yīng)型材料提供指導(dǎo)贩耐。
研究人員這項(xiàng)技術(shù)可用于制備可穿戴傳感器及交互顯示器中的“活性”材料通過其中的活細(xì)胞弧腥，使材料能夠感知環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)和污染物以及 PH 和溫度的變化。另外潮太，他們計(jì)劃制備定制化的傳感器管搪，比如可以檢測(cè)各種分子化合物的貼紙型傳感器。他們認(rèn)為該技術(shù)不應(yīng)該局限于表皮儀器铡买，還設(shè)想將其用于制造藥物膠囊和外科植入物更鲁。
研究人員還表示，“未來可以利用這種技術(shù)打印‘活的計(jì)算機(jī)’奇钞。這種計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中含有多種類型的細(xì)胞澡为，它們相互聯(lián)系，并傳輸信號(hào)蛇券，就像微芯片上的晶體管一樣缀壤。當(dāng)然這還很遙遠(yuǎn)，但是我們希望可以打印可穿戴的計(jì)算平臺(tái)纠亚√聊剑”
該成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》期刊上。這項(xiàng)研究得到了美國(guó)海軍研究辦公室蒂胞、國(guó)家自然科學(xué)基金图呢、國(guó)立衛(wèi)生研究院以及麻省理工 Soldier Nanotechnologies 研究所的支持。
