如今，大多数3D打印材料仍然还是集中在金属以及塑料聚合物等少数材料领域，不过不少企业也在积极进行生物基材料的研发，以实现更天然、环保的物品。美国麻省理工学院的科学家团队正在研究一种全新的木细胞，他们希望以此可以制造出可用于打造家具的3D打印生物基材料。
研究人员培养的木质3D生物打印材料培养物
与化石燃料相比，木材和其他植物性材料因其可再生性而广受赞誉，因此，它们经常用于制造消费品和发电。但是，我们对木材的过度依赖日益导致大规模的森林砍伐，这可能对环境造成持久的影响。
从本质上讲，木材的生长和收集方式几百年来一直没有改变，因为在收获有用的碎片之前将整个植物都进行了耕种，其余的则作为天然废物进行燃烧。这种方法导致许多树木被丢弃，并且考虑到土地，肥料和运输的成本，它也相当昂贵。
相比之下，实验室生长的材料具有缓解农业压力的潜力，因为它们可以按规格生长，从而无需丢弃不想要的碎片。在其他地方，作为“微繁”习俗的一部分，将小植物样品长成团状种植并重新分配到幼苗中，但是该方法具有很高的选择性，通常仅用于保存最稀有的物种。
但是，如果将其应用于更广泛的木材生长中，微繁可能产生更广泛的影响，从而大大减少了种植植物性材料的时间。通过结合这些方法，麻省理工学院的团队因此开发了一种具有可调特性的新型生物材料，并试图将其3D打印为可缩放的复杂结构。
研究人员使用的3D生物打印方法可生产具有70%以上细胞活力的生物基结构
为了进行测试，科学家从经过充分研究的百日草线虫植物物种中提取了活细胞，使用营养物对其进行了培养，并将其悬浮在凝胶支架中。通过这样做，研究小组允许植物细胞生长到支架中，而无需阳光或土壤，而仅产生可收获的元素。
在细胞生长期间，研究人员能够调整其激素浓度，pH值，密度和整体功能，从而确保他们生产出具有最佳性能的生物材料。经过大量修补后，研究小组设法对齐了细胞，使它们形成了木质素增强的次生壁，并有效地转变为木质凝胶。
一旦他们的新材料准备就绪，科学家就使用了结合3D生物打印和基于注塑成型的方法来制造一系列薄的树形测试结构。尽管印刷品在十天内显示出超过70％的高细胞存活率，但它们的机械强度也很低，这目前限制了它们在诸如家具之类的承重结构中的使用。
因此，麻省理工学院的团队将他们的研究视为概念验证，证明了比当前的农业方法更有效地种植木材的可行性。随着围绕培养参数的进一步研发，研究人员认为，将来，他们的方法可能还会产生其他各种3D打印的家用产品，这对自然界几乎没有破坏。
“我不知道我会种植一个完全组装好的桌子，因为这不是很好地利用空间，但是它有潜力，”该研究的主要作者贝克威斯总结道，“这是一个伟大的愿景，人们真的接受了这个概念，所以我希望我们引起更多的兴趣，并让更多的人参与进来，以实现这一目标。”
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