異麥芽酮糖醇是一種糖醇，用于制造潤(rùn)喉糖，它可以減輕喉嚨疼痛，甚至還可以幫助挽救生命。 3D生物打印最困難的部分之一就是開發(fā)用于形成3D打印組織的支架，但伊利諾伊大學(xué)工程師已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種材料，可以很好地制作3D打印的支架 - 糖，特別是異麥芽酮糖醇。
      水溶性可生物降解的異麥芽酮糖醇可以使用稱為自由形態(tài)的3D打印技術(shù)進(jìn)行3D打印，該技術(shù)本質(zhì)上是在半空中繪制 ，糖隨著空氣的射入而變硬，從而使其能夠保持其結(jié)構(gòu)，而不會(huì)立即在其下面形成另一層。這使工程師能夠打印精致的細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)，而不是固體物體。

      伊利諾斯大學(xué)生物工程學(xué)教授兼癌癥中心主任Rohit Bhargava說：“這是一種很好的方式來創(chuàng)造形狀，我們可以在其周圍設(shè)計(jì)柔軟材料或生長(zhǎng)細(xì)胞和組織，然后支架溶解掉。例如，一種可能的應(yīng)用是在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)組織或研究腫瘤。細(xì)胞培養(yǎng)通常在平皿上完成。這給了我們一些細(xì)胞的特征，但它不是一個(gè)非常有活力的方式來看待一個(gè)系統(tǒng)在身體中的實(shí)際功能。在身體里，有明確的形狀，形狀和功能是非常密切相關(guān)的?！?br />      糖以前用一般3D打印機(jī)打印，但它很容易燃燒或結(jié)晶。如同在題為“用于碳水化合物玻璃的高精度3D打印過程的模型引導(dǎo)設(shè)計(jì)和表征”的論文中所解釋的，研究人員構(gòu)建了一臺(tái)特殊的3D打印機(jī)，該打印機(jī)具有合適的溫度，噴嘴壓力和直徑，并能夠快速打印物料。

生物工程教授Rohit Bhargava（左）和研究生Matt Leber博士[圖片：L. Brian Stauffer]

    3D打印自由形式結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們可以制造具有圓形橫截面的細(xì)管，這在傳統(tǒng)的3D打印中是不可能的。當(dāng)糖溶解時(shí)，它會(huì)留下連接的圓柱形管和隧道，這些管和隧道可以像血管一樣起作用，在組織中傳輸營(yíng)養(yǎng)物或在微流體裝置中創(chuàng)建通道。此外，通過對(duì)3D打印機(jī)參數(shù)進(jìn)行微小改變，可以精確控制物體各部分的機(jī)械特性?！袄纾覀冇≈屏艘粋€(gè)兔子。原則上，我們可以改變兔子尾巴的機(jī)械特性，使其與兔子的背部不同，但與耳朵不同，“Bhargava說。 “這在生物學(xué)上非常重要。在逐層印刷中，您擁有相同的材料，并且存放的材料相同，因此調(diào)整機(jī)械性能非常困難?！?/p>

      Bhargava和他的團(tuán)隊(duì)正在將糖支架用于各種微流體裝置和細(xì)胞培養(yǎng)物，并努力為支架控制其溶解速度。最近發(fā)表的論文是基于Gelber論文工作的一系列出版物的一部分，其重點(diǎn)是如何構(gòu)建特殊的3D打印機(jī)并創(chuàng)建操作它所需的算法。研究人員希望其他人可以使用他們的模型來構(gòu)建打印機(jī)并探索異構(gòu)麥芽糖結(jié)構(gòu)的不同應(yīng)用。

    Bhargava說：“這臺(tái)打印機(jī)是一個(gè)對(duì)生物研究具有長(zhǎng)期影響的工程實(shí)例。 這是與材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合在一起的基礎(chǔ)工程，為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用創(chuàng)造了有用的設(shè)備?！?/p>