克服变形：在凝胶中进行3D打印

科学家都在努力使3D打印技术变得更加实际可用，今天给大家介绍的是一种植入式3D打印的方法，这种植入式3D打印可以让3D打印的物体在成形以后状态变得更加稳定，克服表面张力、重力和粒子扩散所带来的变形。

这种方法是由美国美国佛罗里达大学的科学家们找到的，它们使用了一种新型3D打印机，具体方法是将打印机喷嘴深入进一种凝胶中进行打印，这种凝胶能固化打印的油墨材料，最终可以打印出一种精细的柔软而稳固的结构，这种方法能实现一些不可能轻易打印的形状，比方说细管打结。研究人员认为，它克服了3D打印容易变形的缺点，可能对组织工程有用，另外，对神经外科和癌症研究人员会有很大的帮助。

3D打印的硅胶水母

据了解，该项目研究团队是由佛罗里达大学机械和航空航天工程系助理教授Thomas Angelini带领，他们使用的是在市场上买到的一种由7μm宽粒子组成的颗粒状水凝胶。这种凝胶有点类似于去掉了乙醇和香料的普通洗手液，它能够根据应力状况迅速从固体切换到液体状态，应力消失就会回归固态状。Angelini先生这样描述它：“当你用手指搓揉它的时候，这些颗粒就会流动，但是当你把手指拿开后，它又变成了固体。”

因为这种特性，使用这种凝胶作为3D打印的基质材料可以很好地解决生物打印中与固体和液体当量相关的问题，如果是固体基质则很容易被3D打印机的运动部件损坏，而偏液态的基质又无法支持精细的打印结构。现在，研究人员可以通过3D打印机喷头在凝胶内部注入不同的材料来绘制结构，能够制造出比以前更为复杂的结构。这些材料可以支撑包括硅氧烷聚合物到活细胞在内的任何对象。然后，3D打印完毕，可以轻轻洗去这些凝胶，留下的3D打印出来的对象不会改变。

“不管从喷嘴里喷出来的是什么，它都会被困在我们安放它的空间里。”Angelini解释说，“所以在这种凝胶中进行3D打印，就不再需要像以前那样还要首先打印出支撑材料，而是借助凝胶来将喷嘴里挤出的物质固定在指定的位置。”

Angelini继续解释说，这种植入式3D打印的概念——即在某种液体或固体物质内部进行3D打印非常值得研究人员进一步完善。“它颠覆了你印象中的3D打印方式，”他说。“你不用再将某种材料融化然后堆积出某种结构，只需要将材料从针/喷嘴中挤出，由（基质材料）组成的空间就会将它留在指定的位置，您可以用它打印出任何结构。”

在过去一年中，该团队使用这种机器3D打印出了使用7种不同类型活细胞构成的复杂结构，其中包括来自一位病人的原代细胞。Angelini和他的同事们甚至打印出了一个硅胶水母和完全使用人体主动脉细胞打印的静脉悬浮网络。更加令人印象深刻的是，他们的3D打印机可以以大约一微米或者人的头发丝1%宽度的分辨率进行打印。