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科学家3D打印出可在人体内运动的蚕丝微型火箭
作者:相山区生物技术研究所  发布时间:2016-07-06 13:56:39  文章来源:原创  点击数:761

              科学家3D打印出可在人体内运动的蚕丝微型火箭

 

    近日,英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的科学家们在开发可以在生物环境中安全地使用的蚕丝微型火箭上取得了重大突破。通过使用创新的3D喷墨打印方法,该校的化学和生物工程研究人员在制造微观蚕丝游泳装置方面向前迈出了一大步。据了解,这种蚕丝装置可降解,而且对其所处的生物环境完全无害。这意味着,这些装置将来可能在被 用于人体内部的一些应用当中,比如传递药物和定位癌细胞等。

                 

    而且,这一新技术使得研究人员可以使用安全、无毒的材料,即意味着该微型火箭不会对任何活组织或生物环境造成伤害或损害。这是一项重大仅在,因为在此之前,这样的装置往往成本高昂,而且制造起来非常复杂,它们往往是用聚苯乙烯微球、纳米碳管或金属制成,其表面还必须覆盖一层催化剂层(例如铂),以便于能够成功地游动,但是这些装置往往对它们所处的生物环境并不友好。

    而谢菲尔德大学的科学家们这次3D打印的蚕丝火箭长度仅有300微米,直径100微米,仅相当于人类的一根头发丝的厚度,有趣的是,这种微型蚕丝火箭能够在其所处的生物液体环境中获得推动其前进的燃料。


    据了解,科学家们发明了新的反应性喷墨打印方法,使用将溶解的蚕丝与一种酶混合在一起的溶液首次制造出了这些微型火箭。

    这种方法的关键在于这种溶液,当这种溶液制成后,科学家们只需将其放入一台3D喷墨打印机,像正常的喷墨打印那样,逐层沉积墨水创造出一列火箭。

    然后,科学家再在打印完成的溶液上打印一层甲醇,后者就会触发反应使前者形成刚性的火箭形状,这种形状会将酶固定在一种蚕丝晶格结构中。最后,这种酶会作为催化剂,与外界的燃料分子进行反应产生泡沫来推动火箭向前。

                 
                  红色是3D打印蚕丝微火箭的运行轨迹

    研究人员们称,用酶作催化剂和并用蚕丝3D打印成微型火箭,使他们获得了一种可生物降解、更便宜、制造方法更简单、更安全的装置,为人体微型火箭出现在实验室以外去除了一个主要障碍。

    该校化学和生物工程系Xiubo Zhao博士称:“通过使用像过氧化氢酶这样天然的酶和蚕丝这样完全可生物降解的材料,我们制造出来的游泳装置比以前的更具生物相容性。而且喷墨3D打印技术也使得我们可以在火箭制造之前以数字化的方式定义其形状。这样就很容易优化其形状以控制装置游泳的方式。”

    该项研究得到了英国工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的资助,其研究成果被发表在了《SMALL》杂志上,论文题目是《反应式喷墨打印具有生物相容性的酶动力蚕丝微火箭(Reactive inkjet printing of biocompatible enzyme powered silk micro-rockets)》。


 
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