创新 3D 打印技术，将电子元件和细胞直接印在皮肤上

2018-05-16

美国明尼苏达大学（University of Minnesota）研究人员首次使用客制化且低成本的 3D 打印技术，在手臂上印制电子产品，这项技术可以应用在战场士兵，借由打印的感应器来检测身体所含化学物质或生物分子。

此外，也还能印制太阳能电池，帮简易电子设备充电；研究人员还成功将生物细胞印制在小鼠伤口上，发现这项技术可能为伤口愈合和皮肤相关疾病提供新的治疗方式。

这项研究报告发布在学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）。

研究第一作者、明尼苏达大学机械工程副教授 Michael McAlpine 表示：「我们对这项 3D 打印技术感到兴奋，而且这台方便携带的 3D 印表机价钱低于 400 美元。想像一位士兵可以从背包里拿出这台印表机，直接在他的皮肤上打印感应器或是他需要的电子产品，士兵们需要的物品都能放在一台轻便且好携带的 3D 印表机中。」

这个 3D 印表机的关键技术在于打印过程中能适应身体的微小振动，也会利用计算机视觉（computer vision，利用摄影机和电脑代替人眼辨识目标、跟踪和测量，并做图像处理）调整运动位置。

McAlpine 副教授谈到：「在皮肤使用印表机时，即使人们想努力保持静止仍会有轻微晃动，且每个人晃动幅度都不一样，而这台印表机利用标记追踪手部轮廓和运动方式，并即时调整位置，因此打印出来的电子元件依然保持完整。」

这项 3D 打印技术另一个独到之处在于它使用「银片」为专用墨水，因此在室温下固化且能导电。这比起需要在高温下（摄氏 100 度）才能固化的油墨更方便，且不会烧伤手。移除打印上去的电子元件也十分简单，只要使用镊子将它夹起或用水清洗即可。

除了应用在电子元件，创新的 3D 打印技术还能印出细胞，帮助治疗皮肤病患者。McAlpine 团队与明尼苏达大学医学院的儿科医生 Dean Jakub Tolar 合作，成功使用「生物墨水」（bioink）印制出小鼠伤口周围的受伤细胞，这也开创了先进医学实验对皮肤病的治疗。

McAlpine 说：「我很喜欢将电子元件或细胞直接印制在皮肤上的想法，听上去简单，但对未来的应用开创却有无限潜力。」