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研究员将纳米纤维转为多功能生物基3D打印材料

来源：narkii 浏览数：
责任编辑：六月芳菲时间：2017-11-30 14:43

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[导读]该中心发展3D打印技术，用于修改纺织品、实物模型和室内装饰元素，以及伤口护理中的医疗应用。

基于多种原因，生物基材料在3D打印方面正变得越来越重要。一个主要因素是它们对环境的相对较小的影响，因为它们是可持续的、无污染的、相对便宜和安全生产的。它们还拥有一些独特的属性，这些特性使它们有别于类似的人造材料。最近在生物材料领域最令人振奋的突破之一是纤维素纳米纤维，它是由植物的基本结构组成的。瑞典查尔默斯技术大学和芬兰的VTT技术研究中心一直在尝试使用不同的应用程序。

纤维素纳米纤维是纤维素可以分解成的最小纤维，它们往往是由木材制成，或者是农业或食品生产的副产品。纤维与水混合形成浆糊，然后可以用作3D打印材料。当干燥时，这种糊状结构具有高强度的机械强度和生物可降解性。

根据要求，纤维之间的交叉连接很容易被操纵，使结构更多孔，更坚硬，或者更灵活。这种灵活性以前是生物基材料的主要绊脚石，因为随着印刷结构的干燥，印刷结构会越来越难。在这方面已经取得了一些重大进展。根据哥德堡查尔默斯大学的保罗·盖茨霍尔姆教授的说法，“干燥过程至关重要……我们已经开发了一个过程，在这个过程中，我们把物体冷冻起来，通过不同的方式将水移走，以控制干燥物体的形状。也有可能让结构在一个方向上坍塌，形成薄膜。"

VTT对纳米纤维素的应用范围很广，覆盖了很多地方。该中心发展3D打印技术，用于修改纺织品、实物模型和室内装饰元素，以及伤口护理中的医疗应用。室内装饰将是第一个商业上可用的应用。纳米纤维用于扩大制造装饰时使用的可能表面图案的范围。

至于医学应用，这就是纤维素的使用变得特别有趣的地方。与Tampere大学合作，在芬兰科学院资助的一个项目中，VTT正在开发3D打印的粘合绷带，可以帮助促进伤口周围皮肤细胞的再生长。这是由于愈合伤口区域的额外灵活性而实现的。据VTT的资深科学家Panu Lahtinen说，“通过使用纳米纤维素，我们已经成功地制造出了3D结构，比通常用于伤口护理的敷料更有效地吸收了三倍的液体。”

“智能”的伤口敷料也在开发中，纳米纤维素是技术的关键部分。与印刷电子和在伤口护理中使用的蛋白质相结合，3D打印的纳米纤维素结构能够实时测量伤口的愈合情况。有关温度或生物阻抗的数据可以通过无线方式收集并传输到计算机，供医学专业人员进行分析。

后两项开拓性的应用是令人兴奋的，但却不可能由医院实施，因为纤维素纳米纤维还没有被正式批准用于医疗用途。在查尔默斯大学，工作一直在发展由纤维素纳米纤维制成的导电结构，这是一个应该有潜力得到更广泛应用的东西。利用两根凝胶，一个导电的和一个不导电的，控制干燥过程，研究人员已经能够产生三维电路。由于它们的灵活性、导电性和有机性，这些电路可以有大量的应用。盖茨霍尔姆建议的一对夫妇是传感器，可以集成到包装和可穿戴的纺织品中，这些纺织品可以将体热转化为电能。

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