用于生物医学模型的海藻酸盐3D打印油墨

AZoM与Anne Arnold博士谈论了她的研究开发新的海藻酸盐为基础的3D打印结构的生物墨水，用于一系列的应用，主要在生物医学领域。

能否介绍一下你自己，你在生物材料方面的背景，以及什么启发了你最近的研究欧洲杯足球竞彩先进制造？

我是太平洋西北欧洲杯足球竞彩国家实验室的材料化学家。我在生物材料方面的工作始于我欧洲杯足球竞彩在卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)写论文期间，当时我们的实验室正在设计材料，以促进受伤或疾病后的组织再生。

我非常喜欢这个研究，因为我觉得它可以帮助人们过上更好的生活，这也是我加入PNNL后想继续在生物材料领域工作的原因。欧洲杯足球竞彩考虑到这一点，我们最近的研究受到了寻找更好的病原体检测方法的启发，我们认为可以用生物材料来解决这个问题。欧洲杯足球竞彩这真的很令人兴奋，因为我们将专注于生物材料的研究，这将真正造福社会。

你是如何填补生物材料和生物检测与3D打印之间的差距的?欧洲杯足球竞彩

事实上，生物材料和3D打印欧洲杯足球竞彩是紧密相连的，特别是在组织工程方面。为了能够创造出某种可以用来替代组织的结构，你必须有某种三维结构。

3D打印是实现这一目标的一种极好的方式，因为它的适应性很强，你可以打印很多不同类型的材料。欧洲杯足球竞彩这真的是一项神奇的技术，你可以用它来定制一个支架，专门针对病人的损伤几何形状。

你能给我们简单介绍一下生物墨水和它们的组成吗?

生物墨水是由天然的聚合物，如我们工作的海藻酸盐，以及合成聚合物组成的。当这些聚合物与水水合时，它们会形成一种非常粘稠的液体，稠度类似于蜂蜜或糖蜜。

生物墨水也是生物相容性的，这意味着当细胞被添加到生物墨水中时，生物墨水有助于细胞存活。所以生物墨水真的很独特，因为它们可以在室温下3D打印，以确保细胞存活。生物墨水适用于广泛的研究领域，包括组织再生、药物筛选、疾病建模，以及我们的传感器。

你能解释一下是什么让你想到在生物墨水中使用褐藻中的海藻酸盐吗?

藻酸盐已经被普遍用作生物墨水，但生物墨水的特性是高度可调的，这取决于配方，或者我喜欢称之为生物墨水配方。所以基本上，我们没有重新发明轮子，而是决定用海藻酸盐作为基础，为我们的生物检测应用创造我们自己的生物墨水配方。

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那么使用海藻酸盐与现有的其他天然多糖相比有什么优势呢?

海藻酸盐之所以具有优势，是因为它很容易获得，而且成本很低。它还具有生物相容性，能够与钙离子形成交联。这有助于将生物墨水从非常粘稠的液体转化为稳定的3D结构。

海藻酸盐还有一个很酷的地方就是这种交联实际上是可逆的。这很重要，因为很难描述嵌入3D打印中的细胞，但由于海藻酸盐的交联是可逆的，你可以溶解打印，提取细胞，并对它们做更详细的分析。

你能给我们介绍一下这些生物墨水的生产过程吗，以及它们是如何制造建筑的?

我们的生物墨水配方非常简单，我喜欢把它看作一个配方。我们开始准备生物墨水的方法是将粉状的海藻酸盐溶解在水中。再一次，这会产生像蜂蜜一样粘稠的液体。在这个阶段，你可以加入云母颜料，也是粉末状的，把它们搅拌到墨水里。

为了让这些墨水为3D打印做好准备，你需要让它们更厚。我们的方法是加入一点钙溶液，它与藻酸盐聚合物形成交联，这样你就创造了一种生物墨水它足够薄，可以从喷嘴中挤出，但在打印后足够厚，可以保持它的形状。这实际上是一个可调节的过程，基于你添加的钙的量，这真的，真的很酷。

一旦你有了这些，你的生物墨水变稠了，你基本上只需要把它装入注射器，你可以用手打印，或者你可以用指定的3D打印机打印。

你所有的生物墨水都使用了云母颜料粉末，如你所说，来创造生动的颜色。你为什么选择这些颜料?有什么特别的原因吗?

我们选择云母颜料的原因是我们真的想知道固体添加剂，特别是纳米材料，如何影响我们的生物墨水的性能，因为纳米材料是改变它们的一个很好的方法。欧洲杯足球竞彩

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为了做到这一点，我们使用云母颜料作为纳米材料的替代品，因为云母颜料是微米大小的颗粒，使用微米大小的颗粒实际上消除了与纳米材料有关的安全问题。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台此外，云母颜料是高度着色的，所以很容易在生物墨水中看到它们。

那么这些墨水将用于什么生物检测应用呢?

本质上这就是病原体检测。例如，关于有害细菌，并能够研究病原体是否存在，或它们对人类细胞的影响。你可以用这些生物墨水打印各种不同类型的人类细胞，比如肺细胞，脑细胞，还有来自肝脏的细胞，来观察病原体对所有这些不同类型细胞的影响。

除了生物医学，这些生物墨水还可以用于哪些行业?

我认为这些可以用于各种不同的目的。在生物医学方面，我认为它们可以用来创建组织和器官的解剖打印，可以用于医疗领域，帮助外科医生，例如，在给病人做手术之前，在3D打印模型上练习。

它们还可以用来为博物馆或教育目的重建稀有的医学标本。在云母配方方面，我认为这些生物墨水可以用作STEAM活动，真正教孩子们基本的科学概念，同时也能够利用他们的创造力来创造艺术品。欧洲杯线上买球最后，我认为这些显然可以被艺术家用来创造真正独特的3D构图。

对你个人来说，这些生物墨水最令人兴奋的潜在用途是什么?

我是一名科学家，同时也是一名艺术家，同时也是PNNL的STEAM教育大使。我真的，真的很兴奋看到这种生物墨水材料可以用来促进STEAM教育。我想这可能是我在这条道路上最激动人心的事情。

艺术之海油墨材料的下一个目标会是教育吗?欧洲杯足球竞彩你对这些材料还有什么特别的要求吗?欧洲杯足球竞彩

就STEAM教育而言，这是目前正在进行的事情。但我们也将在生物检测领域继续使用这种生物墨水配方。

至于PNNL，他们确实在做大量的增材制造研究，而且不仅仅是在生物领域。这真的很有趣，因为我也在其他项目中工作，我们在设计高性能的材料，用传统的3D打印塑料。欧洲杯足球竞彩

关于安妮·阿诺德医生

安妮·阿诺德是太平洋国家实验室国家安全部门的博士后研究员，在那里她是一名材料化学家。欧洲杯足球竞彩在PNNL之前，她获得了Saint Francis University的化学学士学位，the University of Massachusetts Lowell的生物学硕士学位，以及Carnegie Mellon University的化学博士学位。她在PNNL的工作涉及新材料的设计、合成和表征，或用于航空航天、威胁探测和复杂分离的商业可用材料的改性/再用途。欧洲杯足球竞彩安妮努力找出独特的问题匹配创造性的方法来解决相关问题。她发现她的科学工作的复杂性和创造性赞美了她在业余时间创作新的艺术作品。