當下3D生物打印技術風頭正勁,被廣泛應用于構建復雜的生物相容性結構,不過研究人員似乎有意改變這一現狀——他們試圖將該技術擴展到第四維。在構想中,3D打印物體可以隨著時間的推移做“自我調節”,這意味著當暴露于物理刺激中、如壓力,熱量,光照或其他作用時,它們可以呈現出不同的功能和形態。

     雖然變色龍可以在顏色領域完成這一壯舉,但在其它方面,它將回歸爬行動物的本質。美國的研究人員表示,他們可以通過由天然大豆油生成的生物鏈材料來制造4D分級微圖案。該項發表在《Biofabrication》雜志上的論文詳細介紹了微圖案如何實現這一構想。

      “他們使用智能天然脂質,也就是大豆環氧丙烯酸酯(SOEA)作為油墨材料來制造模擬生物相容性、形態和4D動態的組織支架。”國內3D生物打印應用專家何晉龍說。“我們可以在其他領域看到類似的身影。最著名的例子是形狀記憶合金,合金形狀的變化會隨溫度的陰晴而圓缺。盡管生物組織工程應用仍處于起步階段,但4D的出現將會縮短這一進程。”

        這種結構組織影響細胞在生物結構中的排列方式,因為它們的響應依賴于生物結構表面形貌的“線索”。盡管研究人員已經開發出許多技術來制造可以調節細胞行為的納米和微結構,但仍然難以制造仿生組織支架,這些組織支架可以與自然對應物以相同的方式響應地形線索。  

SOEA的出現讓大豆這種在中美貿易戰中險被殃及的農作物有了更光明的前途。

     何晉龍說,“近年來它作為一種天然的可再生材料備受關注。使用光刻步驟,目前的技術能做到在幾秒鐘內制作出10微米厚的液態SOEA薄膜。通過立體平版印刷技術,該薄膜將進一步固化,生成復雜的表面微圖案,這得益于逐層工藝。”

       2017年12月,阿迪達斯限量發售了5000雙4D打印跑鞋,獨特的鏤空網狀鞋底是個投機分子,永遠朝著迎合腳的方向發展——它會依照人腳的形狀和大小動態調節。早在2015年1月,麻省理工學院曾設計出了一件鏤空的4D連衣裙,這種裙子會根據穿戴者的體形自我調整,一定程度改寫了“量體裁衣”的歷史。

“但在骨骼重建和建筑等相關領域,4D打印物的活潑屬性顯然是多余的,3D打印仍是最佳選擇,4D打印物時空上的特性并不影響3D打印在塑型領域的霸主地位。”何晉龍說。

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