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  麻省理工學院（MIT）的研究人員們已經開發出了一項基于“基因編程細菌活細胞”的新型 3D 打印機技術，能夠給人們貼上更加個性化的“紋身”—— 比如讓它在某種化學刺激下改變顏色。顯然，大家對于電子紋身和智能墨水技術的暢想，讓我們可以重新思考和設計這類可對多種刺激作出響應的可穿戴傳感設備。

  由麻省理工學院機械工程系的趙選賀教授和生物工程、電氣工程和計算機科學副教授盧冠達領導的這項研究已于最近在“Advanced Materials”雜志上發表。

  在他們的示范中，麻省理工學院的研究人員3D打印出了一個由活細菌細胞組成的樹形紋身。樹的三種不同的顏色分支表示不同的細胞類型，并且每個分支已經被設計為對分子化合物的不同化學物質起反應。

  近年來，科學家們已經開發出各種響應性材料作為3D打印油墨的基礎。例如，科學家已經使用由溫度敏感的聚合物制成的油墨來印刷熱響應形狀變化的物體。其他人已經印刷了聚合物的光敏活化結構，這些結構會因光線而收縮和伸展。

  趙選賀教授團隊與盧冠達副教授實驗室的生物工程師合作，意識到活細胞也可以作為3D打印墨水的響應材料，特別是因為它們可以通過基因工程來響應各種刺激。研究人員不是第一個考慮3D打印基因工程細胞;其他人則試圖使用活哺乳動物細胞，但收效甚微。

  麻省理工學院的研究小組轉向了細菌細胞，這種細胞比哺乳動物細胞更易于形成更堅硬的細胞壁，并且可以忍受惡劣的環境。有趣的是，細菌細胞具有與水凝膠材料更廣泛的相容性，使其成為生物打印應用的理想選擇。

  盡管如此，研究人員開始尋找最好的水凝膠混合物來打印活體紋身，發現含有普羅尼克酸的水凝膠是最合適的。“這種水凝膠具有通過噴嘴打印的理想流動特性，”趙選賀教授解釋說。“這就像擠出牙膏一樣。你需要[墨水]從牙膏那樣的噴嘴流出，打印后它可以保持其形狀。”

  最終的可打印材料由與細菌細胞混合的水凝膠基質和保持細胞存活的營養物組成。據趙選賀教授介紹，生物墨水是打印的理想選擇，甚至展示了它能夠以每個特征30微米的高分辨率打印的能力。“這意味著我們打印的每一行只包含幾個單元格。我們還可以打印相對較大的結構，”他說。

  麻省理工學院畢業研究員兼論文合著者Hyunwoo Yuk說：“未來，研究人員可能會使用團隊的技術來打印“活著的計算機” - 多種類型的細胞結構互相溝通，來回傳遞信號，就像微芯片上的晶體管一樣。這是非常有前途的工作，但我們希望能夠打印可以穿戴的生活計算平臺。”

  對于更近期的應用，研究人員正在致力于制造定制的傳感器，以靈活的貼片和貼紙的形式，可以檢測各種化學和分子化合物。他們還設想，他們的技術可能被用來制造藥物膠囊和手術植入物，包含工程化產生化合物如葡萄糖的細胞，隨著時間的推移將被治療釋放。

  雖然研究還處于早期階段，但是活體紋身研究看起來很有希望，我們迫不及待地想知道未來還有哪些類型的活體紋身可以進行3D打印。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201704821/full

來源：3D虎，New Atlas，得力科技