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夹杂互联双层乳液可模仿人体组织的分类和过滤能力

美国得克萨斯大学奥斯汀分校团队开发出“夹杂互联双层乳液”3D打印材料,其结构类似人体组织,通过混合离心快速成型。该材料能分离和输运离子分子,可用于组织支架、软体机器人,并传导离子电流模拟神经,还可分离废水中的铵离子。

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    想象一下,如果能像人体组织一样,精准地让特定分子通过,同时把其他分子挡在门外——这种材料一旦问世,会在医学、机器人等领域掀起怎样的波澜?最近,美国得克萨斯大学奥斯汀分校的团队真的做到了。他们开发出一种新型3D打印材料,名为“夹杂互联双层乳液”,其结构和工作原理与人体组织高度相似,相关成果已发表在《自然·材料学》杂志上。

    过去,科学家们虽然能造出小型组织状材料,但一旦想放大到实际应用尺寸,就卡住了。而这次,方法出奇地简单:通过混合与离心,短短几分钟内,数十亿个微小水滴被紧密挤压在一起,迅速形成大型组织状材料——瓶颈一下子被打破了。每个水滴都由一层薄膜隔开,这些膜彼此相连,结构就像人体里真正的细胞。这些人工组织可以像肾脏或肠道那样,分离和输运离子、分子。

    更关键的是,这种柔性材料能塑造成各种不同人体组织的形态。由于结构与真实组织高度相似,且能用生物相容性材料进行3D打印,它天然适合作为生长新组织或器官的支架。灵活性和响应性也让它成为软体机器人的理想基础材料。甚至,通过添加特定蛋白质,这种材料还能传导离子电流,就像神经组织一样——这为构建模仿人脑的计算系统打开了新的大门。

    在另一个实验中,研究人员加入一种蛋白质后,这种组织能区分废水中的铵离子和其他离子,并利用膜滤除掉不需要的组分。这意味着,回收和再利用废水中的关键矿物离子与营养物质,有了一条极具前景的新路径。

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