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基于3D打印制备互联双层乳液仿生材料 复刻人体组织筛分过滤功能
2026年07月29日 14:50:37
来源：化工仪器网 点击量：3932
美国高校团队依托简易乳化、离心工艺制备出可适配3D打印成型的互联双层乳液基材，解决了传统仿生组织材料无法快速规模化制备的痛点。该仿生材料复刻出生物组织的离子、分子选择性通透特性，不仅能够用作组织工程支架、软体机器人基底材料，还可应用于水体离子分离回收等检测分离场景，相关研究成果刊载于《自然・材料学》。
人体脏器依靠特殊的细胞薄膜结构完成物质筛选、定向输运工作，长久以来，科研人员一直尝试人工复刻该理化特性，不过以往人工合成的类组织材料普遍存在制备速率慢、成型体量偏小的短板，很难落地开展实际场景应用。美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究团队围绕这一行业痛点展开攻关，研发出夹杂互联双层乳液新型基材，该材料具备与人体组织相近的筛分、过滤性能，搭配3D打印工艺可完成各类构型成型，研究论文现已正式发表在《自然・材料学》期刊当中。
截图来源： 《nature materials》
整套材料制备流程无需复杂精密设备，仅依靠物料混合搭配离心处理，数分钟之内便可完成数十亿级微小液滴的致密排布聚合，快速生成大尺寸仿生组织坯体，突破了传统方案在制备效率与成型规模上的双重限制。材料内部各个微液滴由独立薄膜分隔，相邻薄膜彼此连通组网，整体微观排布模式高度匹配人体细胞组织架构，能够模拟肾脏、肠道等器官完成离子、各类分子的区分与定向输送行为。依托材料自身优良的柔性特质，结合生物相容性原料开展3D打印加工，能够按需复刻不同人体组织的物理形态，是体外组织、器官培育过程中十分优质的支撑支架材料。
研究人员通过向乳液体系内掺入特定蛋白组分，让材料获得离子电流传导能力，模拟出神经组织的信号传输效果，为人脑类计算系统的研发搭建了全新的物质基础。在水处理相关验证实验里，改性后的双层乳液材料可精准分辨废水中的铵离子与其余杂质离子，依托膜结构实现杂质截留分离，为工业废水内部有价矿物、营养组分的资源化回收提供了全新的技术路径。除此之外，该柔性仿生材料适配软体机器人本体制作，凭借良好的环境响应特性，能够提升柔性装备在复杂工况下的适配与运行能力。
资料来源：《nature materials》
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