导电3D打印水凝胶墨水可用于工程定制监控系统

柔性电子技术使得传感器、驱动器、微流体和电子器件的设计能够在柔性、共形和/或可拉伸的子层上进行，以应用于可穿戴、可植入或可摄取等领域。然而，与人体组织相比，这些设备具有非常不同的机械和生物特性，因此不能与人体很好集成。

得克萨斯农工大学的一组研究人员开发了一种新的生物材料墨水，这种墨水模仿了人体组织具有的高导电性固有特征，和人体皮肤非常相像，这是墨水用于3D打印的必要条件。

这种生物材料油墨利用了一种新的2D纳米材料，称为二硫化钼（MoS2）。MoS2的薄层结构包含缺陷中心，使其具有化学活性，并与改性明胶结合，获得与Jell-O结构相当的柔性水凝胶。

生物医学工程系副教授Akhilesh Gaharwar博士表示：“这项研究对3D打印的影响是深远的。这种新设计的水凝胶墨水具有高度的生物相容性和导电性，为下一代可穿戴和可植入生物电子设备铺平了道路。”

该墨水具有剪切稀化特性，随着力的增加，粘度降低，因此它在管内是固体，但在挤压时更像液体一样流动，类似于番茄酱或牙膏。该团队将这些导电纳米材料植入改性明胶中，以制备水凝胶油墨，其特性对于设计有利于3D打印的油墨至关重要。

生物医学工程系研究生Kaivalya Deo表示：“这些3D打印设备极具弹性，可以压缩、弯曲或扭曲而不会断裂。此外，这些设备具有电子活性，使它们能够监测人体动态运动，并为连续进行运动监测铺平道路。”

为了3D打印墨水，Gaharwar实验室的研究人员设计了一款具有成本效益高、开源、多头的3D生物打印机，该打印机功能齐全，并可定制，运行在开源工具和免费软件上。这也允许任何研究人员根据自己的研究需要定制3D生物打印机。

导电3D打印水凝胶墨水可以创建复杂的3D电路，并且不限于平面设计，它允许研究人员根据患者的具体要求定制生物电子设备。

通过使用这些3D打印机，Deo能够打印具有电活性和可伸缩的电子设备。这些设备展示了非凡的应变传感能力，可用于工程定制监控系统。这也为设计具有集成微电子元件的可拉伸传感器开辟了新的可能性。

新墨水的潜在应用之一是帕金森病患者的3D打印电子纹身。研究人员设想，这种打印的电子纹身可以监测患者的运动，包括震颤。

审核编辑：彭静