新3D打印技术 让“心脏绷带”成为可能

尽管3D打印技术日新月异，但生物医药在打印一些材料时，容易遇到成品强度和韧性不足的问题。现在美国的两所大学使用新的方法，不仅改善了这些问题，还增加了3D打印技术在生物医药的应用范围。 3D打印机器通过沉积一层层的塑胶、金属甚至活细胞，来创建3D维度的物体。一些科学家使用水凝胶（隐形眼镜的材料）等特殊材料，打印出人造组织、器官和植入物...

3D打印机器通过沉积一层层的塑胶、金属甚至活细胞，来创建3D维度的物体。一些科学家使用水凝胶（隐形眼镜的材料）等特殊材料，打印出人造组织、器官和植入物，但这些材料从实验室直接运用到医疗上却有难度。

主要原因是传统的数位光处理（DLP）3D打印技术，是利用光照射使液态水凝胶快速固化成型，但这种方式容易使聚合物链的聚合反应过快结束或反应不完全，从而影响材料整体的强度和韧性。

为了克服这种问题，美国的科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder，CU）与宾州大学（University of Pennsylvania）研究团队开发一种名为“氧化还原引发辅助曝光后连续固化”（CLEAR）技术，让打印的成品拥有高度韧性、可塑性和黏着性。

这项成果于8月2日发表到《科学》杂志上，同时获得24家新闻媒体的报导和超过5,300次的下载。

这种CLEAR技术是在3D打印的水凝胶材料（丙烯酰胺）中添加特殊的氧化还原引发剂，让材料在光照固化后仍能持续进行聚合反应，形成更多聚丙烯酰胺聚合物链，这些链条会进一步缠绕形成高度纠缠的网络结构。

此外，水凝胶整个固化是连续过程，可以在室温下进行，且过程无需涉及光或热等额外步骤。

过程中，他们使用传统的数位光处理（DLP）方法和CLEAR方法，对聚丙烯酰胺材料进行3D打印，并对这些打印的成品进行测验比较。

结果显示，CLEAR方法打印的水凝胶无论是否经过传统的光或热固化，其韧性和抗压力上都比DLP方法打印的水凝胶更加优秀，主要原因在于CLEAR方法打印的水凝胶内部大分子链纠缠程度要远高于DLP方法打印的水凝胶。