中旺速遞 ｜西班牙研發4D列印技術 有望列印人體組織 2023 0502

西班牙的一所大學在3D列印基礎上，開發一種應用於生物醫學的智慧4D列印技術，給列印人造器官和其它人造生物醫學產品增添許多可能性。 去年，西班牙的馬德里卡洛斯三世大學開發出一款應用於生物醫學的4D印表機（DIW）的硬體和軟體。 目前該項的最新成果已經發表在今年2月的《先進材料技術》科學期刊中。 該研究團隊在開發的4D列印設備里，加入物理部分和控制設備的電腦程序來實施精準列印和控制列印成品。 新研發的4D印表機除了基本的3D列印功能外，還能額外對材料進行程式設計回應，使列印的材料可以在不同磁場作用下發生形狀變化，或者改變其電性能。 這為設計軟機器人或智慧感測器和將信號傳輸到不同網路系統的基板，以及其他應用設計打開了大門。 近期關於多功能材料的研究在不同的應用領域開闢了新的途徑，特別是在軟機器人、生物工程和感感或執行器領域增添許多可行性。 這款新研發的4D印表機使用直接墨水書寫（DIW）方式列印，而列印墨水則含有磁性顆粒和聚二甲基矽氧烷（PDMS）。 PDMS是作為軟電子產品、軟機器人或人造活性組織器官的理想候選材料。 因此，科學家們在開發4D印表機的過程，只需控制墨水中磁性顆粒大小和流出的速度，並讓印表機噴嘴獲得足夠的墨水。 同時確保列印的材料在硬化后能保持特定的形狀和硬度，方能做出理想的3D產品。 4D列印技術研究方向是將用具有機械性能的材料，進行多功能結構開發，最終做出擁有模仿大腦或皮膚等生物組織細胞。 此外，這些組織結構可以通過外部刺激驅動時改變其形狀或特性，原因是列印材料中有磁性顆粒。 實際上就是該材料中分佈了許多小磁鐵，能透過引導進行改變型態。 使用該材料做出的產品，在使用過程中出現斷裂時，只需將這些斷裂的部分聚集一起，它們就能再次融合恢復到原本的結構。