據(jù)Duraivel S 2023年3月24日[Science，2023，379（6638）：1248-1252.]報道，美國佛羅里達大學的研究人員開發(fā)了一種新型硅膠三維（3D）打印技術——超低界面張力增材制造（additive manufacturing at ultralow interfacial tension，AMULIT），可以用幾種市售硅膠配方制成精確、準確、堅固和功能性的結構。 為了達到這一性能水平，研究團隊開發(fā)了一種由硅油乳液制成的支撐材料。 這種材料對硅基墨水的界面張力可以忽略不計，消除了經常導致硅膠3D 打印失敗的界面張力。

許多神經外科醫(yī)生在進入手術室之前都會根據(jù)他們對患者大腦的了解來練習每一項手術。 但目前神經外科醫(yī)生用于訓練的大腦模型并不能很好地模擬大腦中真正的血管，這些模型無法提供真實的觸覺反饋，缺乏微小但重要的結構細節(jié)，而且通常不包含決定每次手術如何進行的整體解剖組分。 在手術前對患者的大腦進行逼真且個性化的模擬，可以減少醫(yī)生在真實手術過程中的錯誤。

3D 打印技術可以制造出具有外科醫(yī)生所需的柔軟手感和結構精度的復制品。 3D 打印過程中，打印設備鋪設一層又一層熔化的塑料，這些塑料固化后形成一個自我支撐的結構。 然而，許多柔性材料不能像3D 打印機通常使用的塑料絲那樣融化和重新固化。 用戶只能使用硅基軟材料一次性打印——打印時材料必須處于液態(tài)，在打印后不可逆固化。

如何使用液體材料打印一個復雜的3D 形狀，而且最終保持結構的精確性，不會出現(xiàn)一些坑坑洼洼的變形呢？ 在這項研究中，研究團隊決定通過開發(fā)一種由硅油（silicone oil，在室溫下保持液體狀態(tài)的線型聚硅氧烷產品）制成的支撐材料來解決界面張力的問題。 大多數(shù)硅膠墨水在化學上與硅膠支撐材料相似，因此極大地降低了界面張力，但也有足夠的差異，可以在3D 打印時放在一起保持分離。 研究團隊創(chuàng)造了許多候選支撐材料，但發(fā)現(xiàn)最好的方法是制造硅油和水的致密乳液，它是由連續(xù)的硅油中填充的微水滴制成，即AMULIT。 研究人員對已經廣泛使用的嵌入式3D 打印技術進行了改進，使用這種技術，打印“墨水”被沉積到第二個支撐材料的浴槽中，該材料被設計成在打印噴嘴周圍流動，并在噴嘴離開后將“墨水”困在原地。 這使得用戶可以通過將液體困在3D 空間中，直到打印結構固化，從而用液體創(chuàng)建復雜的3D 形狀。

使用AMULIT 支持介質，能夠以高分辨率打印現(xiàn)成的硅膠，創(chuàng)建直徑小至8 μm 的微小結構特征，而且打印的結構與傳統(tǒng)的模制結構一樣具有彈性和耐用性。 這些功能能夠基于3D 掃描數(shù)據(jù)來3D 打印患者大腦血管的精確模型，還能基于解剖學數(shù)據(jù)3D 打印一個功能性心臟瓣膜模型。 這種硅膠3D 打印的高分辨率患者大腦血管模型，能夠幫助神經外科醫(yī)生在手術前進行更真實的模擬訓練，從而改善治療效果。

AMULIT 技術克服了嵌入式3D 打印硅膠結構變形及支撐介質變形這些挑戰(zhàn)，讓先進的硅膠基技術在醫(yī)療衛(wèi)生領域的發(fā)展應用成為可能，例如打印用于治療的個性化植入物，以及為患者定植生理結構模型。