科學(xué)家3D打印出可在人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的蠶絲微型火箭

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近日，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)（University of Sheffield）的科學(xué)家們?cè)陂_發(fā)可以在生物環(huán)境中安全地使用的蠶絲微型火箭上取得了重大突破。通過(guò)使用創(chuàng)新的3D噴墨打印方法，該校的化學(xué)和生物工程研究人員在制造微觀蠶絲游泳裝置方面向前邁出了一大步。據(jù)了解，這種蠶絲裝置可降解，而且對(duì)其所處的生物環(huán)境完全無(wú)害。這意味著，這些裝置將來(lái)可能在被用于人體內(nèi)部的一些應(yīng)用當(dāng)中，比如傳遞藥物和定位癌細(xì)胞等。

而且，這一新技術(shù)使得研究人員可以使用安全、無(wú)毒的材料，即意味著該微型火箭不會(huì)對(duì)任何活組織或生物環(huán)境造成傷害或損害。這是一項(xiàng)重大僅在，因?yàn)樵诖酥埃@樣的裝置往往成本高昂，而且制造起來(lái)非常復(fù)雜，它們往往是用聚苯乙烯微球、納米碳管或金屬制成，其表面還必須覆蓋一層催化劑層（例如鉑），以便于能夠成功地游動(dòng)，但是這些裝置往往對(duì)它們所處的生物環(huán)境并不友好。

而謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家們這次3D打印的蠶絲火箭長(zhǎng)度僅有300微米，直徑100微米，僅相當(dāng)于人類的一根頭發(fā)絲的厚度，有趣的是，這種微型蠶絲火箭能夠在其所處的生物液體環(huán)境中獲得推動(dòng)其前進(jìn)的燃料。

據(jù)了解，科學(xué)家們發(fā)明了新的反應(yīng)性噴墨打印方法，使用將溶解的蠶絲與一種酶混合在一起的溶液首次制造出了這些微型火箭。

這種方法的關(guān)鍵在于這種溶液，當(dāng)這種溶液制成后，科學(xué)家們只需將其放入一臺(tái)3D噴墨打印機(jī)，像正常的噴墨打印那樣，逐層沉積墨水創(chuàng)造出一列火箭。

然后，科學(xué)家再在打印完成的溶液上打印一層甲醇，后者就會(huì)觸發(fā)反應(yīng)使前者形成剛性的火箭形狀，這種形狀會(huì)將酶固定在一種蠶絲晶格結(jié)構(gòu)中。最后，這種酶會(huì)作為催化劑，與外界的燃料分子進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生泡沫來(lái)推動(dòng)火箭向前。

紅色是3D打印蠶絲微火箭的運(yùn)行軌跡

研究人員們稱，用酶作催化劑和并用蠶絲3D打印成微型火箭，使他們獲得了一種可生物降解、更便宜、制造方法更簡(jiǎn)單、更安全的裝置，為人體微型火箭出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室以外去除了一個(gè)主要障礙。

該校化學(xué)和生物工程系Xiubo Zhao博士稱：“通過(guò)使用像過(guò)氧化氫酶這樣天然的酶和蠶絲這樣完全可生物降解的材料，我們制造出來(lái)的游泳裝置比以前的更具生物相容性。而且噴墨3D打印技術(shù)也使得我們可以在火箭制造之前以數(shù)字化的方式定義其形狀。這樣就很容易優(yōu)化其形狀以控制裝置游泳的方式。”

該項(xiàng)研究得到了英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）的資助，其研究成果被發(fā)表在了《SMALL》雜志上，論文題目是《反應(yīng)式噴墨打印具有生物相容性的酶動(dòng)力蠶絲微火箭（Reactive inkjet printing of biocompatible enzyme powered silk micro-rockets）》。

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