科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印

科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印一种使用脂肪组织的新型3D生物打印方法可以打印分层的活体皮肤和毛囊，有望改善重建手术和毛发生长治疗的效果。这项专利技术在老鼠身上进行了成功的测试，可以彻底改变治疗皮肤损伤和增强美容手术的方法。该团队的研究结果发表在《生物活性材料》上。美国专利商标局于二月份授予该团队一项在本研究中开发和使用的生物打印技术的专利。宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学、生物医学工程和神经外科教授易卜拉欣·T·奥兹博拉特(IbrahimT.Ozbolat)表示：“用于纠正因受伤或疾病而造成的面部或头部创伤的重建手术通常并不完美，会导致疤痕或永久性脱发。通过这项工作，我们证明了生物打印的全层皮肤具有在老鼠身上生长毛发的潜力。这距离实现更自然、更美观的人类头部和面部重建又近了一步。”他领导了开展这项工作的国际合作。虽然科学家之前已经对薄层皮肤进行了3D生物打印，但Ozbolat和他的团队是第一个在术中打印多个皮肤层（包括最底层或皮下组织）的完整生命系统的。研究人员表示，术中指的是在手术期间打印组织的能力，这意味着该方法可用于更立即、无缝地修复受损皮肤。顶层——作为可见皮肤的表皮在中间层的支撑下自行形成，因此不需要打印。皮下组织由结缔组织和脂肪组成，为头骨提供结构和支撑。宾夕法尼亚州立大学博士后研究员MijiYeo检查3D打印机上的生物墨盒，该打印机专为术中打印皮肤层而开发。图片来源：米歇尔·比克斯比/宾夕法尼亚州立大学“皮下组织直接参与干细胞变成脂肪的过程，”奥兹博拉特说。“这个过程对于包括伤口愈合在内的几个重要过程至关重要。它还在毛囊循环中发挥作用，特别是促进头发生长。”皮肤生物打印的突破研究人员首先从宾夕法尼亚州立大学健康米尔顿·赫尔希医疗中心接受手术的患者身上获取人体脂肪或脂肪组织。合作者迪诺·J·拉夫尼克(DinoJ.Ravnic)是宾夕法尼亚州立大学医学院整形外科系的外科副教授，他带领他的实验室获得了用于提取细胞外基质的脂肪——细胞外基质是分子和蛋白质的网络，为细胞提供结构和稳定性。组织——制造生物墨水的一种成分。Ravnic的团队还从脂肪组织中获得了干细胞，如果提供正确的环境，干细胞有可能成熟为几种不同的细胞类型，从而制造另一种生物墨水成分。每个组件都被加载到生物打印机的三个隔室之一中。第三个隔室充满了凝血溶液，有助于其他成分正确地结合到受伤部位。“这三个隔室使我们能够在精确控制下共同打印基质-纤维蛋白原混合物和干细胞，”Ozbolat说。“我们直接打印到损伤部位，目标是形成皮下组织，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。”他们获得了皮下组织和真皮层，表皮在两周内自行形成。“我们在大鼠身上进行了三组研究，以更好地了解脂肪基质的作用，我们发现基质和干细胞的共同传递对于皮下组织的形成至关重要，”Ozbolat说。“它不能仅对细胞或基质有效地起作用——它必须同时起作用。”他们还发现皮下组织含有向下生长，这是早期毛囊形成的初始阶段。研究人员表示，虽然脂肪细胞不直接参与毛囊的细胞结构，但它们参与毛囊的调节和维护。“在我们的实验中，脂肪细胞可能改变了细胞外基质，以更有利于向下生长的形成，”奥兹博拉特说。“我们正在努力推进这一目标，以控制密度、方向性和生长的方式使毛囊成熟。”奥兹博拉特表示，在创伤的受伤或患病部位精确生长毛发的能力可能会限制自然重建手术的表现。他说这项工作提供了一条“充满希望的前进道路”，特别是与他实验室的其他项目相结合，包括打印骨骼和研究如何匹配各种肤色的色素沉着。“我们相信这可以应用于皮肤科、毛发移植以及整形和重建手术——它可能会带来更加美观的结果，”奥兹博拉特说。“凭借全自动生物打印能力和临床级兼容材料，这项技术可能会对精确重建皮肤的临床转化产生重大影响。”编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423855.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423855.htm

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料

科学家用合成生物学和三维打印技术打造可编程的生命材料从第1天（左）到第14天（右），3D打印在水凝胶中的植物细胞生长并开始繁茂成黄色的细胞簇。图片来源：改编自ACSCentralScience2024，DOI:10.1021/acscentsci.4c00338最近，研究人员一直在开发工程活体材料，主要依靠细菌和真菌细胞作为活体成分。然而，植物细胞的独特特性激起了将其用于工程植物活体材料（EPLMs）的热情。以前，科学家们创造的基于植物细胞的材料结构相当简单，功能有限。余子怡、狄振高及其同事希望改变这种状况，他们制作了形状复杂的EPLM，其中含有可定制行为和功能的基因工程植物细胞。24天后，植物细胞在两种不同的生物墨水中产生的颜色在这种叶形工程活体材料中清晰可见。来源：改编自ACSCentralScience2024，DOI:10.1021/acscentsci.4c00338研究人员将烟草植物细胞与含有农杆菌的明胶和水凝胶微粒混合，农杆菌是一种常用于将DNA片段转入植物基因组的细菌。然后将这种生物墨水混合物在平板上或装有另一种凝胶的容器内进行3D打印，形成网格、雪花、树叶和螺旋等形状。接着，用蓝光固化打印材料中的水凝胶，使结构硬化。在随后的48小时内，EPLMs中的细菌将DNA转移到生长中的烟草细胞上。然后他们用抗生素清洗这些材料，以杀死细菌。在接下来的几周里，随着植物细胞在EPLMs中生长和复制，它们开始根据转移的DNA生成蛋白质。在这项概念验证研究中，转移的DNA使烟草植物细胞能够产生绿色荧光蛋白或贝特类色素--红色或黄色的植物色素，可作为天然着色剂和膳食补充剂。通过用两种不同的生物墨水打印叶形EPLM--一种墨水沿叶脉产生红色素，另一种墨水在叶片的其他部分产生黄色素--研究人员表明，他们的技术可以产生复杂的、空间可控的多功能结构。研究人员说，这种EPLM结合了生物体的特征和非生物物质的稳定性和耐久性，可以用作细胞工厂，生产植物代谢物或药物蛋白质，甚至用于可持续建筑应用。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429308.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429308.htm

纽约法案将要求购买 3D 打印机时进行犯罪背景调查

纽约法案将要求购买3D打印机时进行犯罪背景调查州参议员珍妮弗·拉吉库玛提出一项新的州法案。如果该州法案成为法律，纽约居民如果想购买新的3D打印机，就必须提交犯罪背景调查。该法案旨在堵住一个日益流行的漏洞，即那些本来被禁止合法购买枪支的重罪犯，反而简单地3D打印个别零部件以制造一支无法追踪的“幽灵枪”。如果通过，纽约将以公共安全的名义对3D打印机实施限制。据，纽约警察局在过去两年里在城市街道上缴获的“幽灵枪”数量增加了60%。纽约警察局最近追踪到，一些在网上销售的“幽灵枪”来源于一个“幽灵枪打印店”，其中充斥着3D打印机和枪支。——

研究人员希望使用分布式3D打印机建造大坝

研究人员希望使用分布式3D打印机建造大坝多年来，人们一直在用3D打印技术建造结构，但有一组研究人员希望将AI驱动的建筑带到一个新的规模。如果成功的话，那么它可以比使用人类劳动力更快、更便宜地建造大坝。来自北京清华大学的研究人员最近公布了使用3D打印方法建造一个近600英尺高的大坝的计划。这可能是有史以来最大的3D打印、AI建造的结构，但这也可能取决于“3D打印”的定义。建筑商已经通过使用大型3D打印机制造混凝土层来建造房屋，从而节省了时间和金钱。去年，一家制造公司在荷兰使用机器人线弧增材制造来3D打印一座金属桥。不过清华大学的提案并不涉及任何此类技术。研究人员希望利用AI驱动的机器人、挖掘机、卡车、推土机、摊铺机和其他车辆组成的军团完成黄河西藏段目前在建的羊曲水电站。通过结合一个自动调度系统，研究人员将该系统称为一个单一的大型3D打印机。没有人类会直接参与到大坝的建设中。人工智能将把项目的3D模型切成几层，然后把每一层按顺序分配给无人机器。AI将自动规划材料收集、驾驶路线和安置。另外，它还可以分析振动以确定建造质量。人类将只开采填充的岩石。除了速度和成本方面的优势外，这些机器可以更好地承受低氧水平等危险、全天候工作且研究人员认为它们更不容易出现人为错误。最明显的缺点是，这样一个庞大的项目通常会造成潜在的工作机会的丧失。该大坝计划于2024年完工，它将为河南省提供近50亿千瓦时的电力。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310549.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310549.htm

世界上最大的3D打印机可以在80小时内建造一栋房子

世界上最大的3D打印机可以在80小时内建造一栋房子美国缅因大学刚刚推出了世界上最大的聚合物3D打印机。这款名为“未来工厂1.0”(FoF1.0)的新打印机可以打印长96英尺、宽32英尺、高18英尺的物体。相对而言，它的速度也相当快，每小时可打印500磅的物体。它可以动态切换打印技术，以适应复杂作业的不同方面。打印机可以在大规模增材制造、减材制造、连续胶带铺设和机械臂操作之间切换。这些技术使打印机特别适合许多行业，包括住房、基础设施和军用车辆开发。——

欧空局的金属3D打印机已运抵空间站 将在太空中创造未来

欧空局的金属3D打印机已运抵空间站将在太空中创造未来一台开创性的欧洲制造金属3D打印机已被发射到国际空间站，这标志着金属3D打印将首次在轨道上进行。这一举措利用了欧空局与空中客车公司之间的合作，旨在展示太空制造的潜力。图片来源：空中客车防务与航天公司"金属3D打印是一项更大的技术挑战，涉及到更高的温度和使用激光熔化金属。因此，必须确保机组人员和空间站本身的安全，而维护的可能性也非常有限。不过如果成功，金属的强度、导电性和刚性将把太空3D打印的潜力提升到新的高度。"第一台在国际空间站上运行的金属3D打印机正在进行地面测试，生产欧空局设计的样品部件。这台金属3D打印机由欧空局主导开发，旨在证明金属3D打印可以在失重条件下进行，为未来的太空制造能力开辟道路，让远离地球的宇航员可以生产他们需要的任何工具或备件。图片来源：空中客车防务与航天公司天鹅座NG-20货运飞船搭载着金属3D打印机以及8200磅重的科学调查报告和货物，于2月1日与国际空间站对接。打开包装后，欧空局宇航员安德烈亚斯-莫根森（AndreasMogensen）将准备并将重约180公斤的金属3D打印机安装到欧空局哥伦布舱的欧洲拉架MarkII中。安装完成后，打印机将在地球上进行控制和监测，因此打印工作可以在没有Andreas监督的情况下进行。金属3D打印机技术演示器由空中客车防务与航天公司（AirbusDefenceandSpaceSAS）领导的一个工业团队开发，该团队也是该项目的共同出资方，与欧空局人类和机器人探索局签订了合同。"这次在轨演示是欧空局与空中客车公司充满活力的小型工程师团队密切合作的成果，"空中客车公司项目经理帕特里克-克雷森说。"但这不仅仅是向未来迈出的一步，更是太空探索创新的一次飞跃。它为在太空中制造更复杂的金属结构铺平了道路。这是确保探索月球和火星的关键资产。"资料来源：空中客车公司打印机将使用一种常用于医疗植入物和水处理的不锈钢进行打印，因为这种不锈钢具有良好的耐腐蚀性。不锈钢丝被送入打印区，打印区由高功率激光器加热，其功率是普通激光笔的一百万倍。当金属丝浸入熔池时，金属丝的末端就会熔化，然后金属就会被添加到打印件中。来自欧空局技术、工程和质量部的欧空局材料工程师AdvenitMakaya为该项目提供了技术支持："打印过程中的熔池非常小，大约只有一毫米宽，这样液态金属的表面张力就能使其在失重状态下牢牢固定。即便如此，不锈钢的熔点约为1400°C，因此打印机是在一个完全密封的盒子里运行的，以防止过多的热量或烟雾进入空间站的乘员舱。在打印过程开始之前，打印机内部的氧气必须排出太空，取而代之的是氮气--如果暴露在氧气中，热不锈钢就会氧化。金属3D打印机将是首次在国际空间站上使用3D打印机进行金属打印。欧空局与空中客车防务与航天公司（AirbusDefenseandSpaceSAS）签订了生产该3D打印机的合同。形状和尺寸科学家们选择了四种有趣的形状来测试金属3D打印机的性能。这些首批物品将与在地面打印的相同形状（称为参考打印件）进行比较，以了解太空环境对打印过程的影响。这四个打印件的尺寸都小于一个苏打罐，每个打印件的重量不到250克，打印时间约为2到4周。由于空间站的噪音规定--打印机的风扇和电机噪音相对较大，计划打印时间被限制在每天四小时。打印完一个形状后，安德烈亚斯将把它从打印机上取下，打包安全运回地球进行处理和分析，以了解太空与地球在打印质量和性能上的差异。作为专用工具的一部分，一个参考和0xg打印件将被送往德国科隆的欧洲宇航员中心（EAC）。另外两份将被送往欧空局的技术中心--欧洲空间研究与技术中心（ESTEC），那里的材料与电子元件实验室团队正在等待样品，以便对打印部件进行宏观和微观分析。最后的打印件将被送往丹麦技术大学（DTU），他们将提出打印件的形状，并研究其热性能，以支持未来的天线排列等工作。为未来做准备罗布补充说："作为一个技术示范项目，我们的目标是证明金属3D打印在太空中的潜力。我们已经学到了很多，希望能学到更多，使太空制造和装配成为现实。"欧空局未来发展的目标之一是创建循环型太空经济，在轨道上回收材料，以便更好地利用资源。其中一种方法是将旧卫星上的碎片重新利用，制成新的工具或结构。3D打印机可以省去用火箭将工具送上去的麻烦，让宇航员在轨道上就能打印出所需的部件。欧空局机械部主任托马索-吉迪尼（TommasoGhidini）指出："金属3D太空打印技术是一项前景广阔的能力，不仅能支持未来的探索活动，还能通过原位制造、维修甚至回收太空结构，为更多应用领域的可持续太空活动做出贡献。这包括在轨大型基础设施的制造和组装以及行星上的长期人类定居。这些方面是欧空局即将开展的技术交叉倡议的重点。"欧空局材料与工艺部主管托马斯-罗尔（ThomasRohr）补充说："这项技术演示展示了微重力环境下金属材料的加工过程，为未来在地球以外制造基础设施铺平了道路。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416087.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416087.htm