来自麻省理工学院(麻省理工学院)已经开发出新的，灵活的，3D打印的网状材料，支持柔软的组织，如肌肉和肌腱。这种材料可用于制造医疗设备、可穿戴支架和植入式设备。
“这项工作是新的，因为它关注的是支撑软组织所需的机械性能和几何形状，”麻省理工学院的博士后研究员塞巴斯蒂安·帕丁森(Sebastian Pattinson)说研究发表在高级功能材料。
“3D打印的服装和设备往往非常笨重。我们正在努力思考如何使3D打印结构更灵活、更舒适，就像纺织品和织物一样。”
用3D打印模拟软组织江南平台版江南平台版
灵感来自于胶原蛋白在美国，帕丁森和他的研究团队试图创造一种有弹性、坚韧、柔韧的织物，这种织物可以作为个性化的、可穿戴的支撑物与人体配合使用。胶原蛋白的结构可以是弯曲的、盘绕的或类似松散编织的缎带。使用热塑性聚氨酯(TPU)制作3D打印网格结构。
结果发现，他们设计的网格波浪越高，在变硬之前，它就越能在低应变下拉伸。该团队认识到这是一种设计原则，可以帮助定制网状物的灵活性程度，以模仿软组织。麻省理工学院机械工程副教授约翰·哈特说:
“这项技术的美妙之处在于它的简单和多功能性。网格可以在基本的桌面3D打印机上制作，并且可以根据软组织的结构进行精确的调整。”
与人体相连接
测试了一长条3D打印网来支撑几名健康志愿者的脚踝。这是为每个志愿者定制的，如果脚踝向内转动，他们的方向可以支撑脚踝。然后，将每个踝关节放入一个踝关节刚度测量机器人中，机器人将踝关节向12个不同的方向移动，测量踝关节施加的力。
根据脚踝的僵硬度，观察到网格行为的变化。研究小组推断，网状物在倒立时增加了脚踝的硬度，而在其他方向移动时相对不受影响。因此，更强、更硬的纤维和螺纹被集成到一个柔性网格中，在弹性网格的区域上3D打印不锈钢纤维。
“纺织品如此柔韧的原因之一是纤维能够很容易地相互移动。我们还想在3D打印部件上模仿这种能力，”帕丁森补充道。预计这种组合可以防止脚踝、膝盖和疝网的肌肉过度紧张。
“我们有可能制造出各种与人体连接的设备。外科手术网、矫形器，甚至像支架这样的心血管设备——你可以想象，所有这些都可能从我们展示的结构中受益。”
"可穿戴和植入式设备的生物力学定制网格的增材制造，由Sebastian Pattinson、Meghan Huber、Sanha Kim、Jongwoo Lee、Sarah Grunsfeld、Ricardo Roberts、Gregory Dreifus、Christoph Meier、Lei Liu、Neville Hogan和A. John Hart共同撰写。
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特色图片显示了3D打印的弹性网格，具有定制的图案，设计灵活而坚固，用于脚踝和膝盖支架。图片来源:M. Scott Brauer/MIT
