基于多種原因，生物基材料在3D打印方面正變得越來越重要。一個主要因素是它們對環(huán)境的相對較小的影響，因為它們是可持續(xù)的、無污染的、相對便宜和安全生產(chǎn)的。它們還擁有一些獨特的屬性，這些特性使它們有別于類似的人造材料。最近在生物材料領(lǐng)域最令人振奮的突破之一是纖維素納米纖維，它是由植物的基本結(jié)構(gòu)組成的。瑞典查爾默斯技術(shù)大學(xué)和芬蘭的VTT技術(shù)研究中心一直在嘗試使用不同的應(yīng)用程序。

纖維素納米纖維是纖維素可以分解成的最小纖維，它們往往是由木材制成，或者是農(nóng)業(yè)或食品生產(chǎn)的副產(chǎn)品。纖維與水混合形成漿糊，然后可以用作3D打印材料。當(dāng)干燥時，這種糊狀結(jié)構(gòu)具有高強度的機械強度和生物可降解性。

根據(jù)要求，纖維之間的交叉連接很容易被操縱，使結(jié)構(gòu)更多孔，更堅硬，或者更靈活。這種靈活性以前是生物基材料的主要絆腳石，因為隨著印刷結(jié)構(gòu)的干燥，印刷結(jié)構(gòu)會越來越難。在這方面已經(jīng)取得了一些重大進(jìn)展。根據(jù)哥德堡查爾默斯大學(xué)的保羅·蓋茨霍爾姆教授的說法，“干燥過程至關(guān)重要……我們已經(jīng)開發(fā)了一個過程，在這個過程中，我們把物體冷凍起來，通過不同的方式將水移走，以控制干燥物體的形狀。也有可能讓結(jié)構(gòu)在一個方向上坍塌，形成薄膜。"

VTT對納米纖維素的應(yīng)用范圍很廣，覆蓋了很多地方。該中心發(fā)展3D打印技術(shù)，用于修改紡織品、實物模型和室內(nèi)裝飾元素，以及傷口護(hù)理中的醫(yī)療應(yīng)用。室內(nèi)裝飾將是第一個商業(yè)上可用的應(yīng)用。納米纖維用于擴(kuò)大制造裝飾時使用的可能表面圖案的范圍。

至于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，這就是纖維素的使用變得特別有趣的地方。與Tampere大學(xué)合作，在芬蘭科學(xué)院資助的一個項目中，VTT正在開發(fā)3D打印的粘合繃帶，可以幫助促進(jìn)傷口周圍皮膚細(xì)胞的再生長。這是由于愈合傷口區(qū)域的額外靈活性而實現(xiàn)的。據(jù)VTT的資深科學(xué)家Panu Lahtinen說，“通過使用納米纖維素，我們已經(jīng)成功地制造出了3D結(jié)構(gòu)，比通常用于傷口護(hù)理的敷料更有效地吸收了三倍的液體。”

“智能”的傷口敷料也在開發(fā)中，納米纖維素是技術(shù)的關(guān)鍵部分。與印刷電子和在傷口護(hù)理中使用的蛋白質(zhì)相結(jié)合，3D打印的納米纖維素結(jié)構(gòu)能夠?qū)崟r測量傷口的愈合情況。有關(guān)溫度或生物阻抗的數(shù)據(jù)可以通過無線方式收集并傳輸?shù)接嬎銠C，供醫(yī)學(xué)專業(yè)人員進(jìn)行分析。

后兩項開拓性的應(yīng)用是令人興奮的，但卻不可能由醫(yī)院實施，因為纖維素納米纖維還沒有被正式批準(zhǔn)用于醫(yī)療用途。在查爾默斯大學(xué)，工作一直在發(fā)展由纖維素納米纖維制成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，這是一個應(yīng)該有潛力得到更廣泛應(yīng)用的東西。利用兩根凝膠，一個導(dǎo)電的和一個不導(dǎo)電的，控制干燥過程，研究人員已經(jīng)能夠產(chǎn)生三維電路。由于它們的靈活性、導(dǎo)電性和有機性，這些電路可以有大量的應(yīng)用。蓋茨霍爾姆建議的一對夫婦是傳感器，可以集成到包裝和可穿戴的紡織品中，這些紡織品可以將體熱轉(zhuǎn)化為電能。

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