文/陳根

基于*D打印技術(shù)，西班牙馬德里卡洛斯三世大學(xué)開發(fā)出了一款應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的4D打印設(shè)備，該設(shè)備通過加入物理部分（硬件）和控制設(shè)備的電腦程序（軟件）來實(shí)施精準(zhǔn)打印和控制打印成品，由此給打印人造器官和其它人造生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品增添許多可能性。

這款新研發(fā)的4D打印機(jī)使用直接墨水書寫方式打印，打印墨水則含有直徑為*μm的磁性顆粒和聚二甲基硅氧烷。PDMS是作為軟電子產(chǎn)品、軟機(jī)器人或人造活性組織器官的理想候選材料。因此，科學(xué)家們在開發(fā)4D打印機(jī)的過程，只需控制墨水中磁性顆粒大小和流出的速度，并讓打印機(jī)噴嘴獲得足夠的墨水。同時確保打印材料在硬化后能保持特定的形狀和硬度，便能做出理想的*D產(chǎn)品。

“這項(xiàng)技術(shù)不僅讓我們能夠控制打印三維結(jié)構(gòu)形狀，還能讓我們用外部磁場去改變它們的屬性或幾何形狀，或者在它們變形時，擁有改變其電學(xué)性質(zhì)的能力?！?該項(xiàng)目的研究負(fù)責(zé)人、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論系教師丹尼爾·加西亞·岡薩雷斯表示，該4D打印機(jī)除了基本的*D打印功能外，還能額外對材料進(jìn)行編程響應(yīng)，使打印的材料可以在不同磁場作用下發(fā)生形狀變化，或者改變其電性能。這為設(shè)計軟機(jī)器人（電子零件少且柔軟的機(jī)器人）或智能傳感器和將信號傳輸?shù)讲煌W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基板，以及其他應(yīng)用設(shè)計打開了大門。

此外，4D打印技術(shù)研究方向是將用具有機(jī)械性能的材料，進(jìn)行多功能結(jié)構(gòu)開發(fā)，最終做出擁有模仿大腦或皮膚等生物組織細(xì)胞。這些組織結(jié)構(gòu)可以通過外部刺激（例如磁場或電流）驅(qū)動時改變其形狀或特性，原因是打印材料中有磁性顆粒，能透過引導(dǎo)進(jìn)行改變型態(tài)。使用該材料做出的產(chǎn)品，在使用過程中出現(xiàn)斷裂時，只需將這些斷裂的部分聚集一起，它們就能再次融合恢復(fù)到原本的結(jié)構(gòu)。

“我們可以考慮將身體與傳感器連接，通過電導(dǎo)率的變化收集關(guān)于我們的運(yùn)動信息。” 岡薩雷斯表示，材料的自我修復(fù)能力使傳感器具有發(fā)送信號的特性，例如人體的關(guān)節(jié)受傷需要修補(bǔ)，可以在關(guān)節(jié)上添加這種材料?！爱?dāng)材料出現(xiàn)裂痕時，則會對患者發(fā)出警告信號，這時只需要患者放松關(guān)節(jié)，該材料就會實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)和愈合。透過這種方式，可以對患者受傷處，進(jìn)行術(shù)后的健康風(fēng)險評估和觀察身體復(fù)原狀況?！?/p>