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4D打印：智能材料的跨学科整合...
抽象的四维打印允许随着时间的流逝，3D打印体系结构的转换功能，在暴露于外部刺激的情况下改变其形状，属性或功能。这项跨学科技术赋予了3D体系结构具有独特的功能，该功能引起了各种研究领域的兴奋，例如软机器人技术，仿生学，生物医学设备和传感器。了解材料，建筑设计和使用刺激的选择对于通过4D打印来解锁智能定制的潜力至关重要。本综述总结了4D打印的最新发展，并在智能材料，3D打印技术，可编程结构，可编程结构，纵向刺激和新功能之间建立了联系。我们首先引入4D打印的高级功能以及其实施的关键技术路线图。然后，我们非常重视可打印的智能材料和结构设计，以及设计可编程结构的一般方法。我们还回顾了智能材料及其相关刺激响应机制的刺激设计。最后，我们讨论了针对潜在应用和进一步开发方向的4D打印的新功能。
3D打印的可植入水凝胶生物电子药物用于电生理监测和电气调制∗
基于导电聚合物凝结凝胶的电子设备已成为电生理学概念和诊断广泛疾病的最有希望的植入生物电子药物之一，鉴于其独特的电导率和生物相容性。但是，大多数导电聚合物水凝胶的生物电子通常是通过常规技术来制造的，这些技术受到其内在的导电聚合物的可加工性的质疑，以及埃斯期脆弱的生物对手，从而阻碍了其快速的创新和在先进的植入式生物电子中的快速创新和应用。Here, we reported 3D printable hydrogels based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS), featuring superior 3D printabil- ity for direct ink writing (DIW), tissue-like mechanical compliance (Young's modulus of 650 kPa), instant and tough bioadhesion (interfacial toughness over 200 J m − 2
开创了口腔医疗保健的未来
生物打印正在通过使用喷墨，基于挤出和激光辅助生物打印的先进技术来促进复杂的牙科组织来彻底改变牙科领域。这些方法允许精确地放置细胞和材料，以再生牙髓，牙周组织，牙槽骨和颞下颌关节结构。水凝胶，复合生物互联和含细胞的生物学在脚手架形成和改善细胞生存力中起着至关重要的作用。临床前模型已经证明了对组织再生和牙科植入物生物打印的潜力，早期的临床试验显示出令人鼓舞的结果。然而，仍然存在挑战，包括可伸缩性，材料选择，免疫反应和监管批准。多物质生物打印，实时监测和个性化治疗方法的未来进步将扩大生物打印的临床应用，推动口腔医疗保健中的创新以及改善患者结果。
人工智能赋能的 3D 和 4D 打印技术助力更智能的生物医学材料和方法
摘要：在过去的几十年里，3D 打印作为一种创新技术，在组织和器官制造、患者专用矫形器、药物输送和手术规划方面发挥了至关重要的作用。然而，用于 3D 打印的生物医学材料通常是静态的，无法在体内环境中动态响应或转变。这些材料是离位制造的，这涉及首先在平面基板上打印，然后将其部署到目标表面，从而导致打印部件和目标表面之间可能不匹配。4D 打印的出现解决了其中一些缺点，为生物医学领域开辟了一条有吸引力的道路。通过预编程智能材料，4D 打印能够制造动态响应外部刺激的结构。尽管具有这些潜力，但 4D 打印动态材料仍处于发展初期。人工智能 (AI) 的兴起可以推动这些技术的发展，扩大其适用性，通过选择具有所需结构、特性和功能的有前途的材料来扩大智能材料的设计空间，缩短制造时间，并允许直接在目标表面进行原位打印，实现人体微结构的高保真度。在这篇综述中，我们概述了 4D 打印作为设计先进智能材料的迷人工具。然后将讨论使用开环和闭环方法的人工智能赋能的 3D 和 4D 打印的最新进展，特别是关于形状变形 4D 响应材料、在移动目标上打印和用于原位打印的手术机器人。最后，对 5D 打印作为一种先进的未来技术进行了展望，其中人工智能将扮演第五维的角色，以增强 3D 和 4D 打印的有效性，以开发生物医学领域及其他领域的智能系统。
用于基于DNA的SARS-COV-2基因的基于DNA的多路复用检测
在由SARS-COV-2触发的全局COVID-19大流行之后，需要快速，特定和具有成本效益的护理诊断解决方案的需求仍然是至关重要的。尽管Covid-19不再是公共卫生紧急情况，但该疾病仍会构成全球威胁，导致死亡，并且随着新变体的风险而发生变化，导致案件和死亡引起新的激增。在这里，我们迫切需要SARS-COV-2的快速，成本效益和护理诊断解决方案。我们提出了一个基于多重DNA的传感平台，该平台利用喷墨打印的纳米结构金电极和一个喷墨打印的无电池无电池近场通信（NFC）电位，用于对两个SARS-COV-2基因，ORF1AB和N Gene的同时定量检测。基于RNA-DNA夹层结构的形成的检测策略导致高度特异性的电化学输出。喷墨打印的纳米结构金电极提供了较大的表面积，可有效结合并提高灵敏度。喷墨打印的无电池NFC PotentioStat可以通过智能手机应用程序进行快速测量和实时数据分析，从而使平台可访问和便携。具有速度（5分钟），简单性，灵敏度（低PM范围，〜450％信号增益）和成本效益的优势，提出的平台是护理点诊断和高通量分析的有希望的替代方案，可补充COVID-19的诊断工具基。
可单击的动态生物学
生物印刷是一项蓬勃发展的技术，在组织工程和再生医学中有许多应用。然而，大多数用于生物打印的生物材料取决于使用牺牲浴和/或非生理刺激的使用。可打印的生物材料在其组成和机械性能方面通常也缺乏可调节性。为了应对这些挑战，作者介绍了一种新的生物材料概念，他们称其为“可单击的动态生物联系”。这些生物学使用可以打印的动态水凝胶，并通过点击反应进行化学修饰，以在打印后使用印刷对象的物理和生化特性。特别是使用透明质酸（HA）作为感兴趣的聚合物，研究者研究了使用基于富酯的基于硼酸酯的交联反应来产生可打印和细胞增强的动态水凝胶，从而允许生物涂纸。通过生物正交点击部分对产生的动态生物学进行化学修饰，以允许使用带有互补点击功能的分子进行各种后印刷修饰。作为概念的证明，作者执行了各种后打印的修饰，包括调整聚合物组成（例如HA，HA，硫酸软骨素和明胶）和Sti效应，以及通过粘附性肽固定化（即，RGD peptide）来促进细胞粘附。结果还表明，这些修改可以在时间和空间中控制，为4D生物打印应用铺平了道路。
使用3D打印机技术在
3D打印是一个相对较新的，具有广泛应用的地区。看到了放射疗法环境中3D打印的潜力，我们决定用圣卢克朋友捐赠的资金来获取3Dbolus套餐。3D推注是一种采用放射疗法心理设定设计的系统，因此与我们现有的治疗计划软件和临床工作流程充满信心。它使我们能够为常规解决方案通常会短的复杂情况创建具有成本效益的定制推注。3Dbolus使用我们的处理计划系统（Varian Eclipse）中生成的推注结构，并将其转换为准备在3D打印机上打印的文件。最终的注释是基于患者的CT机体轮廓，正精确地定制为患者的表面。本研究使用两种称为Ninjaflex和Wolfbend的柔性材料比较了许多案例，将3D打印的推注与标准推注进行了比较。
FDM 虚拟打印 3D 部件的拓扑优化
目的：本研究工作旨在展示在考虑制造参数的情况下对 FDM 虚拟打印的中观结构部件进行拓扑优化的可能性。设计/方法/方法：使用软件 ABAQUS 对 FDM 打印的 3D 部件进行拓扑优化。另一方面，已经实现了使用基于 G 代码文件的脚本的数值方法来创建虚拟模型。然后，根据固体各向同性材料惩罚 (SIMP) 方法对其进行优化，以最小化应变能为目标函数，以 30% 的体积分数为约束。结果：虚拟模型的最终拓扑优化设计与均质部分大致相似。此外，虚拟模型的应变能小于均质部分。然而，虚拟 3D 优化部件体积大于均质部件。研究局限性/含义：在本研究中，由于缩短了模拟时间，我们将研究限制在一层。此外，优化虚拟模型所需的时间过长。在接下来的研究中，我们将优化多层细观结构。 实际意义：我们的研究提供了一种强大的方法来精确优化考虑到制造环境的细观结构。 原创性/价值：在本文中，我们通过一种新颖的方法研究了 FDM 虚拟打印的 3D 部件的拓扑优化潜力。 通过我们的方法，我们能够在考虑制造参数的情况下对 FDM 打印的 3D 部件进行拓扑优化。 关键词：拓扑优化、熔融沉积建模、虚拟 3D 打印部件、SIMP 对本文的引用应按以下方式给出：I. Antar、M. Othmani、Kh. Zarbane、M. El Oumami、Z. Beidouri，FDM 虚拟打印的 3D 部件的拓扑优化，材料与制造工程成就杂志 112/1 (2022) 25-32。 DOI：https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.0289
FDM印刷聚合物材料的热性能
融合沉积建模（FDM），这是一种利用聚合物材料的普遍添加剂制造技术，可促进复杂的几何定制和快速原型制作。FDM Technol Ogy的持续发展强调了FDM打印的聚合物材料的热特性的重要性，这对于包括航空航天和生物医学工程在内的各种应用至关重要。在本综述中检查了FDM打印的聚合物材料的热性能，涵盖了广泛的热塑性聚合物和复合材料。尽管FDM技术具有多功能性，但热挑战仍在3D打印的零件中持续存在，表现为各向异性，空隙和亚最佳电导率，从而阻碍了性能。实现对打印参数（例如喷嘴温度，层高和速度）的精确控制是优化热能性能的关键。此外，受控的热处理（例如退火）提供了操纵印刷组件的结晶结构以增强导热率的途径。通过阐明增援的效果，本文旨在洞悉潜在的增强和调整，以开发基于FDM的热抗性聚合物材料。
3D打印的多腔软执行器具有集成运动和传感功能，并通过生物启发的交织可折叠的内分体
人类的肌肉束具有同步神经感觉的多功能运动，使人可以执行复杂的任务，这激发了对机器人动作和感知机器人的功能整合的研究。尽管使用固有的依从性，软动力器已经开发了多种运动能力，但同时使用的方法通常涉及添加感应组件或嵌入某些信号的底层基质，从而导致结构复杂性和具有高度变化的部分的驱动部分之间的结构复杂性和差异。受到肌肉束多纤维机制的启发，提出了一种多腔功能整合（MCFI）方法，用于软气动执行器，以同时实现多维运动并通过分离和协调主动和被动腔来感知。引入了一个由生物启发的交织可折叠内体（Bife），以使用优化的目的可折叠性来构建和加强多腔室，从而实现3D打印单物质制造。执行伸长，收缩和双向弯曲，以基于基于多腔压力的运动学和感应模型感知其空间位置，方向和轴向力。建立了两个MCFI-ACTUATOR驱动的机器人：一个具有路径重建的软爬行机器人，具有对象外部感受的狭窄节流柔软的握把，验证了执行执行器的实用性以及对MCFI方法的智能软机器人创新的潜在的潜力。