俄勒冈大学的研究人员将荧光环状分子混合到一种新颖的 3D 打印工艺中，这个过程就像将鸡蛋和面粉搅拌到煎饼中一样简单。结果：复杂的发光结构支持新型生物医学植入物的开发。

这一进步解决了一个长期存在的设计难题，使结构在体内更容易随时间进行跟踪和监控，使研究人员能够轻松区分哪些是植入物的一部分，哪些是细胞或组织。

这项发现是保罗·道尔顿在菲尔和佩妮·奈特加速科学影响校区的工程实验室与俄勒冈大学艺术与科学学院拉梅什·贾斯蒂的化学实验室合作的成果。研究人员在今年夏天发表在《Small》杂志上的一篇论文中描述了他们的发现。

“我认为这是一个奇怪的时刻，当我们说‘让我们尝试一下’时，它几乎立即就起作用了，”道尔顿说。

但在这个简单的起源故事背后，是他们在两个截然不同的领域多年的专业研究和专业知识，才最终走到一起。

道尔顿的实验室专门研究复杂、新颖的 3D 打印形式。他的团队的标志性开发是一种称为熔融电写技术的技术，该技术允许以非常精细的分辨率 3D 打印相对较大的物体。利用该技术，该团队打印出了可用于各种生物医学植入物的网状支架。

这种植入物可用于多种用途，如新型伤口愈合技术、人造血管或帮助神经再生的结构。在最近的一个项目中，该实验室与化妆品公司欧莱雅合作，利用支架制造出逼真的多层人造皮肤。

与此同时，Jasti 的实验室以研究纳米环而闻名，纳米环是一种环状碳基分子，具有各种有趣的特性，可根据环状环的精确尺寸和结构进行调整。纳米环在暴露于紫外线时会发出明亮的荧光，根据其尺寸和结构发出不同的颜色。

如果不是因为一次偶然的交谈，这两个实验室可能都会各自发展自己的研究方向。当时，道尔顿还是俄勒冈大学的新教授，急于结识其他教职员工。他和贾斯蒂讨论了将纳米环整合到道尔顿正在研究的 3D 支架中的想法。这将使这些结构发光，这是一个非常有用的功能，可以更容易地追踪它们在体内的命运，并将这些结构与周围环境区分开来。

贾斯蒂说：“我们原以为这可能不会奏效。”但很快，它就奏效了。

道尔顿说，人们过去曾尝试让支架发光，但收效甚微。大多数荧光分子在他的 3D 打印技术所需的长时间加热下会分解。Jasti 实验室的纳米环在高温下要稳定得多。

尽管这两个团队的技术看上去都很简单，但“制作纳米环真的很难，熔化电书写也很难，所以我们能够将这两个非常复杂且不同的领域合并成一个非常简单的东西，这真是太不可思议了”，Jasti 实验室的研究生 Harrison Reid 说。

研究人员发现，只需将少量荧光纳米环混入 3D 打印材料混合物中，即可产生持久发光的结构。由于荧光是由紫外线激活的，因此支架在正常条件下仍然看起来很清晰。

道尔顿实验室的研究生帕特里克·霍尔说，虽然最初的概念很快就得到了实施，但还需要几年的进一步测试才能全面了解这种材料并评估其潜力。

例如，霍尔和道尔顿进行了一系列测试，以确认添加纳米环不会影响 3D 打印材料的强度或稳定性。他们还确认添加荧光分子不会使所得材料对细胞产生毒性，这对于生物医学应用非常重要，也是在接近人体应用之前需要满足的关键基准。

研究团队设想了他们所创造的发光材料的各种可能应用。贾斯蒂说，道尔顿对生物医学潜力特别感兴趣，但一种在紫外线下发光的可定制材料也可能用于安全应用。

纳米环制成的支架特写，在紫外线下发出蓝光。图片来源：俄勒冈大学

他们已经为这项进展提交了专利申请，并希望最终将其商业化。贾斯蒂和道尔顿都对让他们走到一起的机缘巧合心怀感激。

道尔顿说：“通过让那些通常不讨论科学的人们聚在一起，我们可以获得很酷的新方向。”

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