英国科学家展示超声成像，一种基于超声的新型生物3D打印技术

时间：2021-03-25 09:28 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网3月25日讯，巴斯大学和布里斯托大学的一组研究人员开发了一种利用声能的新型生物3D打印技术。所谓的声光刻技术，是利用计算机控制的超声波将颗粒和液滴精确地沉积到基板上的预定图案中。以非接触方式控制气溶胶喷雾的能力使其适用于整个生物制造和组织工程应用，以及复杂的药物输送甚至伤口愈合。
该研究的主要作者珍娜·夏皮罗（Jenna Shapiro）解释说：“声光平版印刷技术可以在表面上对细胞和生物材料进行轻柔，非接触和快速的构图。组织工程可以使用生物制造方法来构建确定的细胞和材料结构。我们正在向生物制造工具箱中添加一项新技术。”

超声光刻工艺的渲染。图片来自布里斯托大学。
超声波和粒子处理
        在微粒处理中使用超声波并不是一个新概念，并且该技术先前已被证明可以悬浮小物体并获得稳定的结果。该技术的一大应用是在光谱学中，从而根据流体吸收和反射的光的波长来对流体进行表征。
       以一滴血为例，在固体基质上表征样品无疑会由于来自血液和下面基质的光混合而使结果偏斜。在这种情况下，悬浮可以隔离血液，从而消除不必要的“噪音”，从而确保获得更准确的结果。英国科学家将这一想法更进一步，为悬浮功能添加了方向性元素。通过叠加几个超声波驻波，该团队能够产生可控制的声辐射力，以引导空气中的液滴累积到精确的池中。
       观察结果，团队成功地展示了5至20微米（粒径）范围内的超声光刻技术，即使在最复杂的物理分选技术条件下，超声光刻技术也难以克服。该方法在沉积物和下面的衬底方面都具有很大的材料灵活性。除普通气雾剂外，声波光刻技术还与荧光笔墨水，沙子，蛋白质甚至整个哺乳动物细胞相容。

使用超声光刻法构图的各种材料和基板的示例。图片来自布里斯托大学。
超声光刻的下一步是什么？
         夏皮罗（Shapiro）的研究团队打算通过在混音中引入动态控制来进一步开发该过程，从而实现对声场的实时控制。在生物制造的背景下，这将使独特的生物材料微体系结构能够实时生产和修改。研究小组还指出，哺乳动物软组织的3D生物打印用于建模和再生医学的目的特别引起他们的兴趣。除了生物应用之外，超声光刻技术还可用于电子印刷，其使用导电纳米墨水进行电路连接。在工业过程中，该技术还可以实现精确的喷漆和喷涂应用。
       事实证明，超声波是跨3D打印多个领域的非常有用的通用工具。去年下半年，生物技术公司mimiX Biotherapeutics宣布推出自己的声学生物打印机，即cymatiX。就像Bristol设备一样，cymatiX使用超声波通过共振来对活细胞进行图案化和浓缩，从而使用户能够“用声音来协调生活”。
        在工业领域，超声也用于后处理应用。早在2020年，自动化后印系统制造商PostProcess Technologies宣布推出公司的第五个技术系列可变声排量（VAD）。 VAD使用声能从3D打印的聚合物零件中无损地清除松散的粉末。

(责任编辑：admin)

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