盖世汽车讯 据外媒报道，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的研究人员开发出一种新型3D打印材料，该材料模拟了人体组织的分选与过滤功能，能够允许特定分子通过，同时阻挡其他分子。这种广泛的适用性意味着该材料可在医疗、水处理及机器人技术等多个领域发挥作用。

图片来源：德克萨斯大学

研究人员指出，现有的制造微型类组织材料的方法难以实现实际应用所需的规模。该团队通过简单的混合与离心技术，将数十亿个微小水滴紧密堆积在一起，仅需几分钟便能构建出大型类组织材料，从而克服了速度与可扩展性方面的难题。每个水滴均由薄膜隔开，这些薄膜能够相互连接，其结构类似于人体组织中的细胞排列方式。

“组织能够分离并输送离子与分子；这正是我们肾脏或肠道的工作原理——即只摄取所需物质，而将其他物质排除在外，”科克雷尔工程学院（Cockrell School of Engineering）Fariborz Maseeh土木、建筑与环境工程系及McKetta化学工程系教授Manish Kumar说道。这项研究成果近期发表在期刊《自然-材料》（Nature Materials）上。

从支架到软体机器人

这种柔性材料可进行定制，以模拟不同类型的组织。由于其结构高度仿生且能利用生物相容性材料进行3D打印，它可用作新组织或器官生长的支架。其柔韧性和响应特性使其成为制造软体机器人的理想基础——这类机器人能像生物一样运动并适应环境，可应用于外科手术、搜救行动或传统机器无法涉足的危险环境。

通过添加特定蛋白质，研究人员赋予了该材料传导离子电流的能力，使其特性类似于神经组织。这一进展为构建仿照人脑运作的计算系统带来了希望。

在另一个案例中，研究人员添加了一种蛋白质，使该材料能够从废水中的其他离子中识别并区分出铵离子。这些废水包括石油和天然气开采过程中产生的水以及市政废水，这也是Kumar近年来重点关注的领域。利用膜过滤技术去除不需要的离子，是从废水中回收并再利用关键矿物离子及营养物质的一种极具前景的方法。

这项新研究是一项历时十余年的科研工作的一部分，而最终将各项成果整合起来的，是库马尔的学生Aida Fica。

在多年饱受结构形成缓慢及不稳定性等难题困扰后，Fica在一次会议上获得启发，产生了一个新构想。她与团队利用乳化技术实现了这一突破：将两种溶解度不同的油混合形成液滴，随后利用离心机将这些液滴紧密挤压在一起。

Fica说道：“这项技术提供了一种简单且易于扩展的工艺，应用前景广阔；由于仅需基础设备，它可以在任何实验室中实施。”Kumar补充道：“我们鼓励感兴趣的研究人员尝试这一方法；对于有意涉足该领域的人士，我们将通过实地交流与探讨给予全力支持。”