麻省理工学院（MIT）的研究人员们已经开发出了一项基于“基因编程细菌活细胞”的新型 3D 打印机技术，能够给人们贴上更加个性化的“纹身”—— 比如让它在某种化学刺激下改变颜色。显然，大家对于电子纹身和智能墨水技术的畅想，让我们可以重新思考和设计这类可对多种刺激作出响应的可穿戴传感设备。

  由麻省理工学院机械工程系的赵选贺教授和生物工程、电气工程和计算机科学副教授卢冠达领导的这项研究已于最近在“Advanced Materials”杂志上发表。

  在他们的示范中，麻省理工学院的研究人员3D打印出了一个由活细菌细胞组成的树形纹身。树的三种不同的颜色分支表示不同的细胞类型，并且每个分支已经被设计为对分子化合物的不同化学物质起反应。

  近年来，科学家们已经开发出各种响应性材料作为3D打印油墨的基础。例如，科学家已经使用由温度敏感的聚合物制成的油墨来印刷热响应形状变化的物体。其他人已经印刷了聚合物的光敏活化结构，这些结构会因光线而收缩和伸展。

  赵选贺教授团队与卢冠达副教授实验室的生物工程师合作，意识到活细胞也可以作为3D打印墨水的响应材料，特别是因为它们可以通过基因工程来响应各种刺激。研究人员不是第一个考虑3D打印基因工程细胞;其他人则试图使用活哺乳动物细胞，但收效甚微。

  麻省理工学院的研究小组转向了细菌细胞，这种细胞比哺乳动物细胞更易于形成更坚硬的细胞壁，并且可以忍受恶劣的环境。有趣的是，细菌细胞具有与水凝胶材料更广泛的相容性，使其成为生物打印应用的理想选择。

  尽管如此，研究人员开始寻找最好的水凝胶混合物来打印活体纹身，发现含有普罗尼克酸的水凝胶是最合适的。“这种水凝胶具有通过喷嘴打印的理想流动特性，”赵选贺教授解释说。“这就像挤出牙膏一样。你需要[墨水]从牙膏那样的喷嘴流出，打印后它可以保持其形状。”

  最终的可打印材料由与细菌细胞混合的水凝胶基质和保持细胞存活的营养物组成。据赵选贺教授介绍，生物墨水是打印的理想选择，甚至展示了它能够以每个特征30微米的高分辨率打印的能力。“这意味着我们打印的每一行只包含几个单元格。我们还可以打印相对较大的结构，”他说。

  麻省理工学院毕业研究员兼论文合著者Hyunwoo Yuk说：“未来，研究人员可能会使用团队的技术来打印“活着的计算机” - 多种类型的细胞结构互相沟通，来回传递信号，就像微芯片上的晶体管一样。这是非常有前途的工作，但我们希望能够打印可以穿戴的生活计算平台。”

  对于更近期的应用，研究人员正在致力于制造定制的传感器，以灵活的贴片和贴纸的形式，可以检测各种化学和分子化合物。他们还设想，他们的技术可能被用来制造药物胶囊和手术植入物，包含工程化产生化合物如葡萄糖的细胞，随着时间的推移将被治疗释放。

  虽然研究还处于早期阶段，但是活体纹身研究看起来很有希望，我们迫不及待地想知道未来还有哪些类型的活体纹身可以进行3D打印。

  论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201704821/full

来源：3D虎，New Atlas，得力科技