生物基材料對于3D打印變得越來越重要，原因有很多。一個(gè)主要因素是它們對環(huán)境的影響相對較小，因?yàn)樗鼈兪强沙掷m(xù)的、無污染的、相對便宜且能夠安全的生產(chǎn)。它們還擁有許多獨(dú)特的性能，使它們與類似的人造材料不同。生物材料領(lǐng)域最近最令人興奮的突破之一是纖維素納米纖維，由植物物質(zhì)的基本組成部分制成。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和芬蘭VTT技術(shù)研究中心一直在嘗試將其用于各種不同的應(yīng)用。

纖維素納米纖維是纖維素可以分解成的最小的纖維，它們傾向于由木材或作為農(nóng)業(yè)或食品生產(chǎn)的副產(chǎn)品制成。纖維與水混合形成糊狀物，然后可以用作3D打印材料。當(dāng)干燥時(shí)，這種糊狀物形成具有高水平的機(jī)械強(qiáng)度以及可生物降解的結(jié)構(gòu)。

原纖維之間的交聯(lián)可以很容易地被操縱，以根據(jù)需要使結(jié)構(gòu)更多孔、更剛性或更柔性。以前，這種靈活性是生物基材料的主要障礙，因?yàn)榇蛴〉慕Y(jié)構(gòu)在干燥時(shí)會(huì)逐漸變得更硬?，F(xiàn)在在這方面已經(jīng)取得了一些重大進(jìn)展。哥德堡Chalmers大學(xué)的Paul Gatenholm教授說：“干燥過程是至關(guān)重要的...我們已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)過程，通過不同的方式來凍結(jié)物體和去除水分，從而控制干燥物體的形狀。也可以讓結(jié)構(gòu)在一個(gè)方向上倒塌，形成薄膜。”

VTT用于納米纖維素的應(yīng)用列表非常廣泛，覆蓋面很廣。該中心開發(fā)用于修改紡織品、模型和室內(nèi)裝飾元素的3D打印技術(shù)，以及傷口護(hù)理中的醫(yī)療應(yīng)用。室內(nèi)裝飾將成為第一個(gè)商業(yè)應(yīng)用。納米纖維用于擴(kuò)大創(chuàng)建裝飾時(shí)使用的可能表面圖案的范圍。

至于醫(yī)療應(yīng)用，這是纖維素的使用變得特別有趣的地方。在Tampere大學(xué)的協(xié)作下，芬蘭科學(xué)院資助的一個(gè)項(xiàng)目中，VTT正在開發(fā)3D打印繃帶，可以幫助促進(jìn)傷口周圍皮膚細(xì)胞的再生。這是由于愈合傷口區(qū)域的額外的靈活性而實(shí)現(xiàn)的。據(jù)VTT的高級(jí)科學(xué)家Panu Lahtinen說：“通過使用納米纖維素，我們成功地制造了3D結(jié)構(gòu)，吸收液體的效率比傷口護(hù)理常用的敷料高三倍?！?/span>

“智能”傷口繃帶也在開發(fā)中，納米纖維素是該技術(shù)的關(guān)鍵部分。與打印電子元件和用于傷口護(hù)理的蛋白質(zhì)結(jié)合，3D打印的納米纖維素結(jié)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)測量傷口的愈合。關(guān)于溫度或生物阻抗的數(shù)據(jù)可以通過無線方式收集并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，供醫(yī)療專業(yè)人員進(jìn)行分析。

后兩種開拓性應(yīng)用是令人興奮的，但是至今還不可能由醫(yī)院實(shí)施，因?yàn)槔w維素納米纖維尚未被正式批準(zhǔn)用于醫(yī)療用途。在查爾姆斯大學(xué)，纖維素納米纖維制成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的研究工作已經(jīng)展開，而這應(yīng)該有更廣泛的應(yīng)用潛力。研究人員利用兩種凝膠：一種導(dǎo)電和一種不導(dǎo)電，并控制干燥過程，研究人員已經(jīng)能夠生產(chǎn)3D電路。憑借其靈活性、導(dǎo)電性和有機(jī)基礎(chǔ)，這些電路可以具有廣泛的應(yīng)用范圍。