德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出一种可3D打印的材料，该材料能够模拟人体组织对分子进行分拣和过滤的能力，有望应用于医学、软体机器人和关键矿物回收等领域。该研究成果发表在《自然·材料》杂志上。
这种材料是通过简单的混合和离心技术，将数十亿个微小的水滴紧密聚集在一起而制成的，几分钟内即可形成类似组织的大型结构。每个水滴之间都由一层薄膜隔开，这些薄膜的连接方式与人体组织中细胞的组织方式相同。这种结构使得研究人员可以通过替换不同的蛋白质来定制其功能。
图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校
“组织可以分离和运输离子和分子；这就是我们的肾脏或肠道的工作原理，只吸收它们需要的物质，而将其余的物质留在原地，”科克雷尔工程学院法里博兹·马西赫土木、建筑和环境工程系以及麦凯塔化学工程系的教授马尼什·库马尔说道。
这项突破来自博士生艾达·菲卡（Aida Fica）。多年来，她一直苦于材料形成缓慢且不稳定的问题，直到在一次会议上听到一个启发性的想法。她和团队转而研究乳化技术，将两种溶解度不同的油混合形成液滴，然后用离心机将其压缩。由于这种材料具有生物相容性且可以进行3D打印，因此可以作为培养新组织或器官的支架；其柔韧性也使其成为用于外科手术、搜救或危险环境的软体机器人的理想材料。
添加某些蛋白质可使该材料像神经组织一样传导离子电流，这有望应用于模拟大脑的计算。在另一个版本中，另一种蛋白质使该材料能够区分石油天然气废水和市政废水中的铵离子与其他离子，这使其成为过滤和回收关键矿物质和营养物质的潜在工具。
3D打印纸巾
“这项技术现在提供了一种简单、可扩展的流程，应用范围极其广泛，而且只需要基本设备，因此可以在任何实验室实施，”菲卡说道。库马尔补充道：“我们鼓励感兴趣的研究人员尝试这项技术，并将通过访问和交流，竭诚支持任何希望在该领域工作的人员。”
目前，该团队正与美国能源部高级研究计划署（ARPA-E）合作，将这项技术应用于锂和稀土元素的提取。Fica 和 Kumar 已通过德克萨斯大学的“发现到影响”（Discovery to Impact）办公室为这项核心技术及其多项下游应用申请了专利。该项目获得了 WoodNext 基金会、美国国家科学基金会、智利国家研究与发展署以及德克萨斯大学材料动力学与控制中心的资助。
来源：news.utexas.edu
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