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

  由麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的趙選賀教授和生物工程、電氣工程和計算機(jī)科學(xué)副教授盧冠達(dá)領(lǐng)導(dǎo)的這項研究已于最近在“Advanced Materials”雜志上發(fā)表。

  在他們的示范中，麻省理工學(xué)院的研究人員3D打印出了一個由活細(xì)菌細(xì)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(xì)胞類型，并且每個分支已經(jīng)被設(shè)計為對分子化合物的不同化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng)。

  近年來，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出各種響應(yīng)性材料作為3D打印油墨的基礎(chǔ)。例如，科學(xué)家已經(jīng)使用由溫度敏感的聚合物制成的油墨來印刷熱響應(yīng)形狀變化的物體。其他人已經(jīng)印刷了聚合物的光敏活化結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會因光線而收縮和伸展。

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

  麻省理工學(xué)院的研究小組轉(zhuǎn)向了細(xì)菌細(xì)胞，這種細(xì)胞比哺乳動物細(xì)胞更易于形成更堅硬的細(xì)胞壁，并且可以忍受惡劣的環(huán)境。有趣的是，細(xì)菌細(xì)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(yīng)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(fā)現(xiàn)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(xì)菌細(xì)胞混合的水凝膠基質(zhì)和保持細(xì)胞存活的營養(yǎng)物組成。據(jù)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(jié)構(gòu)，”他說。

  麻省理工學(xué)院畢業(yè)研究員兼論文合著者Hyunwoo Yuk說：“未來，研究人員可能會使用團(tuán)隊的技術(shù)來打印“活著的計算機(jī)” - 多種類型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)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(yīng)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(xué)和分子化合物。他們還設(shè)想，他們的技術(shù)可能被用來制造藥物膠囊和手術(shù)植入物，包含工程化產(chǎn)生化合物如葡萄糖的細(xì)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(jìn)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