當涉及到替代身體部位或其他植入物的3D生物打印時，所使用的材料需要堅固而靈活，並且具有生物相容性。根據一項新研究，向日葵花粉可能是個不錯的選擇。在這項研究中，新加坡南洋理工大學的科學家們首先將向日葵花粉在鹼性溶液中放置6小時。這一過程將堅硬的花粉顆粒轉化為較軟（但仍然堅硬）的微凝膠顆粒。然後，這些顆粒被混合到現有的水凝膠中–如天然來源的海藻酸或透明質酸–提高該凝膠的強度。
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為了測試所產生的混合“生物墨水”，研究人員將其用於3D打印一個五層可植入的生物支架，這是一種用於在體內重新生長組織的三維結構。這種結構能夠自行站立，而不像其他一些生物墨水製成的物品，它們通常無法支撐自己–這意味着它們必須與隨後被移除和丟棄的支撐結構一起打印，增加了打印時間和浪費的材料。
接下來，膠原蛋白被添加到生物支架中，以便為人類組織細胞提供錨點，這些細胞放到該結構上。研究小組發現，該生物支架保留這些細胞的效率為96%至97%，這些細胞可以繼續繁殖並形成新的生物組織。據稱，這種效率與由倒置的膠體晶體水凝膠製成的三維細胞培養平台相似，後者需要花費更多的時間和精力來構建。
此外，與其他一些增強強度的添加劑（如纖維）不同，花粉微凝膠顆粒並沒有堵塞3D打印機的噴嘴。更重要的是，由於這些顆粒是空心的，可以想象它們可以被用來在體內運輸藥物，隨着它們的溶解而逐漸釋放出來。如果引入一種酸，它們甚至可以被觸發，在身體內的某個時間或地點溶解。
“通過調整向日葵花粉的機械性能，我們開發了一種基於花粉的混合墨水，可用於打印具有良好結構完整性的結構，”Cho Nam-Joon教授說，他與Song Juha副教授一起領導了這項研究。“利用花粉進行3D打印是一項重大成就，因為花粉基墨水的製作過程是可持續的，而且價格低廉。鑒於有許多類型的花粉物種具有不同的尺寸、形狀和表面特性，花粉微凝膠懸浮液有可能被用來創造一類新的生態友好型3D打印材料。”
這項研究在最近發表於《先進功能材料》雜誌的一篇論文中進行了描述。