科学家为3D打印可穿戴生物电子学设计新墨水
柔性电子器件使传感器、致动器、微流体和电子器件的设计能够在柔性、保形和/或可拉伸子层上用于可穿戴、可植入或可摄入应用。然而，与人体组织相比，这些设备具有非常不同的机械和生物学特性，因此无法与人体集成。
德克萨斯A&M大学的一组研究人员开发了一种新的生物材料墨水，它模仿了高导电人体组织的天然特性，就像皮肤一样，这对于用于3D打印的墨水来说是必不可少的。
这种生物材料墨水利用了一种称为二硫化钼(MoS2)的新型二维纳米材料。MoS2的薄层结构包含缺陷中心，使其具有化学活性，并与改性明胶结合以获得柔韧的水凝胶，可与Jell-O的结构相媲美。
“这项工作对3D打印的影响是深远的，”生物医学工程系副教授兼影响研究员AkhileshGaharwar说。“这种新设计的水凝胶墨水具有高度的生物相容性和导电性，为下一代可穿戴和可植入生物电子学铺平了道路。”
这项研究最近发表在ACSNano上。
墨水具有剪切稀化特性，随着力的增加粘度会降低，因此它在管内是固体，但在挤压时更像液体，类似于番茄酱或牙膏。该团队将这些导电纳米材料纳入改性明胶中，制成水凝胶墨水，其特性对于设计有利于3D打印的墨水至关重要。
“这些3D打印设备具有极强的弹性，可以压缩、弯曲或扭曲而不会断裂，”生物医学工程系研究生、该论文的主要作者KaivalyaDeo说。“此外，这些设备具有电子活性，使它们能够监测动态人体运动并为连续运动监测铺平道路。”
为了对墨水进行3D打印，Gaharwar实验室的研究人员设计了一种具有成本效益的开源多头3D生物打印机，该打印机功能齐全且可定制，可在开源工具和免费软件上运行。这也允许任何研究人员构建适合自己研究需求的3D生物打印机。
导电3D打印的水凝胶墨水可以创建复杂的3D电路，并且不仅限于平面设计，使研究人员能够根据患者的具体要求制作可定制的生物电子学。
在利用这些3D打印机时，Deo能够打印出具有电活性和可拉伸的电子设备。这些设备展示了非凡的应变传感能力，可用于工程定制监控系统。这也为设计带有集成微电子元件的可拉伸传感器开辟了新的可能性。
新墨水的潜在应用之一是为帕金森病患者提供3D打印电子纹身。研究人员设想，这种打印的电子纹身可以监测患者的运动，包括震颤。
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