什么是“按需降解”的3D打印生物材料？

布朗大学的工程师们开发出一项技术，使用该技术能制造出“按需降解”的 3D 打印生物材料。这种材料可以用来制造图案复杂的微流体装置或动态细胞培养物。之所以能按需降解与一种特殊的化学触发有关。此外，在材料制造过程中，研究人员还使用了一种立体光刻技术来制造 3D 打印结构，这些结构带有潜在可逆的离子键。

之前从来没有人用 SLA 3D 打印机来做这件事情，为了弄清楚如何操作，研究人员用藻酸盐制作溶液。藻酸盐是一种来自海藻的复合物，能进行离子交联。

通过使用不同的离子盐组合，包括镁、钡和钙，布朗大学研究人员制造出有着不同刚度水平的 3D 打印物体，刚度是影响结构溶解速度的一个因素。

“我们的想法是，当离子被去除时，聚合物之间的连接应该会断开。通过加入一种捕获所有离子的螯合剂，我们可以去除离子，”研究人员解释说，“这样，我们可以组合瞬态结构，这些结构会在我们需要的时候解体。”

那么，这种可以按需降解的 3D 打印结构有什么用呢？这方面，研究人员有几个想法。

一方面，藻酸盐可以用作一个模板，来制造带有复杂微流体通道的一个芯片上的实验室设备。“我们可以用藻酸盐来打印通道形状，然后在它周围用另外一种生物材料来打印一个永久性结构，”研究人员解释说，“然后我们简单地将藻酸盐溶解掉，这样就得到了一个空心通道，而不需要任何切割或复杂的装配。”

这种立体光刻技术也可以用来为活细胞实验制造动态环境。具体的做法是，用人类乳腺细胞将海藻酸盐屏障围起来，当屏障被溶解时，细胞会以特定的方式迁移。这会有助于癌症研究以及人造组织和器官的制造，因为对人体细胞来说，藻酸盐屏障没有任何毒性。

“我们可以开始考虑在人造组织中使用这种方法。在人造组织中，您可能希望出现类似血管的通道，”研究人员说，“我们可以用藻酸盐模拟脉管系统，然后再将藻酸盐消解掉。”

现在，研究人员计划继续研究该项目，以更好地控制打印结构的刚度、强度和降解速度。这项研究已经发表在《Lab on a Chip》上。