近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校公布了一項(xiàng)具有革命性意義的3D打印技術(shù)進(jìn)展，該項(xiàng)成果可能徹底重塑下一代醫(yī)療植入物與柔性電子設(shè)備的制造方式。在美國國防部、美國國家科學(xué)基金會(huì)及羅伯特·A·韋爾奇基金會(huì)的聯(lián)合資助下，該校研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種仿生天然材料（如骨骼與軟骨）的創(chuàng)新工藝，實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)結(jié)構(gòu)與軟質(zhì)結(jié)構(gòu)在單一打印件中的無縫整合，并成功打印出功能完備的膝關(guān)節(jié)微型模型。

    該技術(shù)突破傳統(tǒng)3D打印線材限制，采用特殊設(shè)計(jì)的液態(tài)樹脂作為打印材料。這種樹脂可對(duì)兩種不同光脈沖產(chǎn)生響應(yīng)：紫外線照射會(huì)固化形成堅(jiān)硬塑料狀區(qū)域，而另一波長(zhǎng)光脈沖則生成彈性橡膠狀區(qū)域。通過精準(zhǔn)控制光脈沖作用，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了同一組件內(nèi)從硬質(zhì)到軟質(zhì)的連續(xù)過渡。

    化學(xué)交聯(lián)技術(shù)：強(qiáng)化硬軟界面結(jié)合

    為解決傳統(tǒng)多材料打印中接觸點(diǎn)易斷裂或強(qiáng)度不足的問題，研究團(tuán)隊(duì)引入了含雙反應(yīng)基團(tuán)的化學(xué)交聯(lián)分子。正如項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校助理教授ZakPage解釋："這些分子使兩種固化反應(yīng)在界面處產(chǎn)生交互作用，不僅顯著提升了硬軟區(qū)域的結(jié)合強(qiáng)度，還可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式過渡。"

    實(shí)踐驗(yàn)證：從生物力學(xué)植入物到可拉伸電子

    該技術(shù)已在膝關(guān)節(jié)模型中得到實(shí)踐驗(yàn)證。模型中的人工骨骼需保持剛性穩(wěn)定，而韌帶部分則需具備柔韌性，這種功能分區(qū)的精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，展現(xiàn)了其在生物力學(xué)植入物領(lǐng)域的巨大潛力。此外，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了可拉伸電子帶——其金導(dǎo)體需在剛性韌帶結(jié)構(gòu)中保持可靠拉伸性能，進(jìn)一步驗(yàn)證了技術(shù)的多場(chǎng)景適用性。

    技術(shù)優(yōu)勢(shì)：快速、低成本、易推廣

    據(jù)研究人員介紹，該方法相比傳統(tǒng)工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)：打印速度更快、成型效果更優(yōu)，且打印機(jī)設(shè)置簡(jiǎn)單、成本低廉，便于研究人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)及教育工作者快速掌握。"這項(xiàng)技術(shù)使增材制造在大批量生產(chǎn)中具備與注塑成型等傳統(tǒng)方法競(jìng)爭(zhēng)的潛力，更重要的是，它開辟了全新的設(shè)計(jì)可能性，"Page實(shí)驗(yàn)室博士生KeldyMason補(bǔ)充道。

    這項(xiàng)革命性技術(shù)將生物功能與機(jī)械性能完美融合，應(yīng)用前景涵蓋醫(yī)療植入物、軟體機(jī)器人組件及可穿戴電子設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。憑借其高精度、可擴(kuò)展性及成本效益，該技術(shù)已具備實(shí)際應(yīng)用條件，有望首次實(shí)現(xiàn)硬軟材料一體化打印的產(chǎn)業(yè)化突破。