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細菌被用來製造類似骨質的3D打印複合材料

細菌被用來製造類似骨質的3D打印複合材料

2023-02-24 Comments 0 Comment

碳酸鈣是一種令人印象深刻的材料,因為它兼具強度、重量和多孔性。科學家們已經設計出一種基於細菌的3D打印物質的新方法,用於骨骼修復和珊瑚礁恢復等應用。不過這並不是我們第一次聽說3D打印碳酸鈣物體。早期的方法是擠出含有礦物顆粒的凝膠,然後使其乾燥和變硬。然而,由此產生的一些物品相當柔軟和脆弱,或者它們在乾燥時收縮,產生裂縫並導致其形狀改變。

97qqZlAL.jpg

為了尋求更好的替代方案,瑞士EPFL研究所的科學家們將一種名為Sporosarcina pasteurii的細菌與一種生態友好的聚合物凝膠結合起來。被稱為BactoInk的混合物被擠壓成所需的形狀,形成一個具有類似支架的三維微結構的凝膠狀物體,細菌在其中”棲息”。

接下來,該物體被暴露在一個含有尿素的溶液中。這使得細菌產生堅硬的碳酸鈣,最終取代了柔軟的凝膠。最後,該物品被浸泡在乙醇溶液中,殺死細菌。

mJS_Xa5W.jpg

正在打印的BactoInk物體,在進行尿素處理之前

在迄今為止進行的實驗室測試中,碳酸鈣含量超過90%的成品在”大約四天”內就能完成。隨著技術的進一步發展,這兩個數字可能會得到改善。

希望有一天,這種材料可以用於生產人工珊瑚,這些珊瑚將由珊瑚蟲填充,一旦被放置在受損的珊瑚礁中,就會轉化為”真正的”珊瑚。這種材料也可以直接被擠壓到骨頭缺失的地方,形成新的骨頭來填補空缺。而在另一個建議的應用中,這種材料可能被用來修復受損的藝術品,如雕像。

KMRDXvTt.jpg

與Matteo Hirsch、Lorenzo Lucherini、Ran Zhao和Alexandra Clarà Saracho一起領導這項研究的Esther Amstad副教授說:”BactoInk加工的多功能性,加上礦化材料的低環境影響和出色的機械性能,為製造輕質、承重的複合材料提供了許多新的可能性,這些材料比今天的合成複合材料更接近於天然材料。”

有關這項研究的論文最近發表在《今日材料》雜誌上。

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