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基于3D打印制備互聯雙層乳液仿生材料 復刻人體組織篩分過濾功能
2026年07月29日 14:50:37
來源：化工儀器網 點擊量：156
美國高校團隊依托簡易乳化、離心工藝制備出可適配3D打印成型的互聯雙層乳液基材，解決了傳統仿生組織材料無法快速規模化制備的痛點。該仿生材料復刻出生物組織的離子、分子選擇性通透特性，不僅能夠用作組織工程支架、軟體機器人基底材料，還可應用于水體離子分離回收等檢測分離場景，相關研究成果刊載于《自然?材料學》。
人體臟器依靠特殊的細胞薄膜結構完成物質篩選、定向輸運工作，長久以來，科研人員一直嘗試人工復刻該理化特性，不過以往人工合成的類組織材料普遍存在制備速率慢、成型體量偏小的短板，很難落地開展實際場景應用。美國得克薩斯大學奧斯汀分校研究團隊圍繞這一行業痛點展開攻關，研發出夾雜互聯雙層乳液新型基材，該材料具備與人體組織相近的篩分、過濾性能，搭配3D打印工藝可完成各類構型成型，研究論文現已正式發表在《自然?材料學》期刊當中。
截圖來源： 《nature materials》
整套材料制備流程無需復雜精密設備，僅依靠物料混合搭配離心處理，數分鐘之內便可完成數十億級微小液滴的致密排布聚合，快速生成大尺寸仿生組織坯體，突破了傳統方案在制備效率與成型規模上的雙重限制。材料內部各個微液滴由獨立薄膜分隔，相鄰薄膜彼此連通組網，整體微觀排布模式高度匹配人體細胞組織架構，能夠模擬腎臟、腸道等器官完成離子、各類分子的區分與定向輸送行為。依托材料自身優良的柔性特質，結合生物相容性原料開展3D打印加工，能夠按需復刻不同人體組織的物理形態，是體外組織、器官培育過程中十分優質的支撐支架材料。
研究人員通過向乳液體系內摻入特定蛋白組分，讓材料獲得離子電流傳導能力，模擬出神經組織的信號傳輸效果，為人腦類計算系統的研發搭建了全新的物質基礎。在水處理相關驗證實驗里，改性后的雙層乳液材料可精準分辨廢水中的銨離子與其余雜質離子，依托膜結構實現雜質截留分離，為工業廢水內部有價礦物、營養組分的資源化回收提供了全新的技術路徑。除此之外，該柔性仿生材料適配軟體機器人本體制作，憑借良好的環境響應特性，能夠提升柔性裝備在復雜工況下的適配與運行能力。
資料來源：《nature materials》
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