布朗大学的工程师已经展示了一种制造可以按需降解的3D打印生物材料的技术，这种技术可用于制造复杂图案的微流体装置或制造细胞培养物，而不是在实验过程中动态变化。

“这有点像乐高积木，”布朗工程学院助理教授，该研究的合着者伊恩·黄说。“我们可以将聚合物连接在一起构建三维结构，然后在生物相容性条件下再次轻轻地将它们分离。”

布朗团队使用一种名为立体光刻技术的3D打印技术制作了新的可降解结构。该技术使用由计算机辅助设计系统控制的紫外激光来跟踪光活性聚合物溶液表面上的图案。光导致聚合物连接在一起，从溶液中形成固体3-D结构。重复跟踪过程，直到从下到上构建整个对象。

立体平版印刷通常使用光活性聚合物，其与共价键连接在一起，共价键是强但不可逆的。对于这项新研究，Wong及其同事希望尝试创建具有潜在可逆离子键的结构，这在使用基于光的3D打印之前从未进行过。为此，研究人员用海藻酸钠制备了前体溶液，海藻酸钠是一种来自海藻的化合物，已知能够进行离子交联。

“我们的想法是，当离子被去除时，聚合物之间的连接应该分开，我们可以通过添加螯合剂来捕获所有离子，”Wong说。“通过这种方式，我们可以模拟瞬态结构，当我们需要时，这些结构会逐渐消失。”

研究人员表明藻酸盐确实可以用于立体光刻。通过使用离子盐的不同组合 - 镁，钡和钙 - 它们可以产生具有不同刚度的结构，然后可以以不同的速率溶解掉。

该研究还表明，在这种临时藻酸盐结构中有几种方法可能有用。

“这是一个有用的制作工具，”Thomas M. Valentin博士说。布朗的Wong实验室的学生和该研究的主要作者。研究人员表明，他们可以使用藻酸盐作为模板，制作具有复杂微流体通道的芯片实验室设备。

“我们可以使用海藻酸盐印刷通道的形状，然后使用第二种生物材料在其周围打印永久性结构，”Valentin说。“然后我们简单地溶解藻酸盐，我们有一个空心通道。我们不需要进行任何切割或复杂装配。“

研究人员还表明，可降解藻酸盐结构可用于制作活细胞实验的动态环境。他们用人乳腺细胞包围的藻酸盐屏障进行了一系列实验，观察当屏障溶解后细胞如何迁移。这些类型的实验可用于研究伤口愈合过程或癌症中细胞的迁移。

实验表明，藻酸盐屏障和用于溶解它的螯合剂都没有对细胞有任何明显的毒性。这表明可降解的藻酸盐屏障是这种实验的有希望的选择。

研究人员表示，藻酸盐的生物相容性有望用于未来的其他应用，包括制造人造组织和器官的支架。

“我们可以开始考虑在人造组织中使用它，在那里你可能想要通过模仿血管的通道，”Wong说。“我们可以使用海藻酸盐模拟血管系统，然后像我们对微流体通道一样将其溶解掉。”

研究人员计划继续试验他们的藻酸盐结构，寻找微调其强度和刚度特性以及降解速度的方法。