作者:本·普
斯坦，国家标准与技术研究所 一个有前景的生物相容性界面的例子表明，水凝胶(绿色管道)可以通过电子或x光束3D打印过程产生，充当人工突触或连接，将神经元(棕色)连接到电极(黄色)
学分:A
斯特里科夫/NIST 国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员开发了一种三维打印凝胶和其他软性材料的新方法
发表在一篇新论文中，它有潜力创造出纳米级精度的复杂结构
由于许多凝胶与活细胞相容，这种新方法可能会启动软微型医疗设备的生产，如药物输送系统或可插入人体的柔性电极
一台标准的三维打印机通过创建材料片(通常是塑料或橡胶)来制作实体结构，并像千层面一样一层一层地构建它们，直到整个对象被创建
NIST大学的研究人员安德烈·科尔马科夫说，用三维打印机制作凝胶制品“更像是一个精细的烹饪过程”
在标准方法中，三维打印室充满了溶解在水中的长链聚合物——结合在一起的长链分子群
然后加入“香料”——对光敏感的特殊分子
当三维打印机发出的光激活这些特殊分子时，它们将聚合物链缝合在一起，形成蓬松的网状结构
这个脚手架，仍然被液态水包围着，就是凝胶
典型地，现代三维凝胶打印机已经使用紫外或可见激光来启动凝胶支架的形成
然而，科尔马科夫和他的同事们将注意力集中在一种不同的三维打印技术上，利用电子束或x光来制造凝胶
因为这些类型的辐射比紫外线和可见光具有更高的能量或更短的波长，所以这些光束可以更紧密地聚焦，从而产生具有更精细结构细节的凝胶
这些细节正是组织工程和许多其他医学和生物学应用所需要的
电子和x光还有第二个优点:它们不需要一组特殊的分子来引发凝胶的形成
但是目前，这种高度聚焦的短波长辐射的来源——扫描电子显微镜和x光显微镜——只能在真空中工作
这是一个问题，因为在真空中，每个腔室中的液体蒸发而不是形成凝胶
科尔马科夫和他在NIST和意大利里雅斯特的同事解决了这个问题，通过在真空和液体室之间放置一个超薄屏障——氮化硅薄片——演示了液体中的三维凝胶印刷
薄片保护液体不蒸发(就像在真空中通常做的那样)，但允许x光和电子渗透到液体中
该方法使该团队能够使用三维打印方法创建结构小至100纳米的凝胶——大约比人类头发细1000倍
通过改进他们的方法，研究人员希望在凝胶上压印出小至50纳米的结构，这是一种小型病毒的大小
用这种方法制造的一些未来结构可能包括用于监测大脑活动的柔性可注射电极、用于病毒检测的生物传感器、软微型机器人以及能够模拟活细胞并与其相互作用并为其生长提供介质的结构
“我们正在把新工具——在液体中工作的电子束和x光——引入软材料的三维打印，”科尔马科夫说
他和他的合作者在9月20日发布在网上的一篇文章中描述了他们的工作
16英寸ACS Nano
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