元素百科3-D打印提高了PDMS聚合物的细胞附着力和强度。宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组表示，将两种不同的聚合物结合起来，硅树脂零件的制造可以从简单的成型、铸造和旋转涂层到具有良好机械特性和生物附着力的复杂几何三维打印。
“到目前为止，PDMS(聚二甲基硅氧烷或硅氧烷)在成型和设备制造方面存在局限性。Ibrahim T. Ozbolat副教授说：“大多数研究都是通过铸造或微成型进行的，但这种方法获得的材料具有较弱的力学性能和细胞附着力。研究人员经常使用纤维连接蛋白等细胞外蛋白来粘附细胞。”
PDMS用于制造实验室芯片设备、有机芯片设备、两种三维细胞培养平台和生物机械。这种材料通常被认为是耐高温的硅片和柔软的烤盘，但几何简单，容易形成。如果这种材料用于培养或测试组织，几何图形将变得更小、更复杂。
对于3D打印机中使用的任何“墨水”材料，必须能够通过打印喷嘴保持其形状。一旦沉积，材料将无法传播、渗透或扁平，设计的完整性将丧失。
Sylgard184是PDMS的弹性体，其粘度不足以用于3D打印——材料仅从喷嘴和水坑中流出。然而，当它与另一个PDMS弹性体SE1700混合时，混合物可以在适当的比例下打印。
Ozbolat说：“为了控制挤压和保真度，我们优化了具有印刷能力的混合物。”。
研究人员优化了混合物，利用了一种叫做“剪切稀释”的材料特性。他们在本月发布的《ACS生物材料科学与工程》杂志上报道了他们的研究结果。
当大多数材料在压力下变得更粘稠时，有些材料恰恰相反。这是非牛顿反应，材料变得粘性更少。这对于3D打印来说是完美的，因为当挤压“墨水”的压力发生时，粘合剂足以粘在喷嘴上，然后粘合剂就会减少。一旦材料离开喷嘴，它将恢复其粘度，并将放置在物体上的细丝保持其形状。
PDMS形成时表面光滑。这种材料也是疏水的，这意味着它不喜欢水。将这两个属性添加在一起，PDMS的模具表面不易粘附在组织细胞上。研究人员经常使用涂层来增加细胞的附着力。3-D打印表面由成千上万的小PDMS组成，它们有小裂缝，为细胞提供了固定的位置。
为了测试PDMS3D打印的保真度，研究人员从国家卫生研究院的3D打印交换中获得了手、鼻、血管、耳朵和股骨头的生物特征模式。他们用这些图案打印了一个鼻子。这些器官可以在没有支撑材料的情况下打印，包括空心腔和复杂的几何图形。
Ozbolat说：“我们在PDMS的鼻子上涂了一层水，然后用核磁共振成像仪成像。”。“我们将3D重建的鼻部图像与原始图像进行了比较，发现我们的外观非常逼真。”
由于PDMS是通过喷嘴打印的，最终材料中的气泡数量远低于成型或铸造。大部分气泡可以通过微米针去除。
Ozbolat说：“当我们将模塑或铸造PDMS的机械签名与3D打印PDMS进行比较时，我们发现印刷材料的抗拉强度要好得多。”
由于PDMS材料正在印刷，它们可以与其他材料结合，制造由多种材料组成的单一设备。它们还可以整合导电材料来支持功能装置。
本项目的其他研究人员包括工程科学和力学博士后研究员Veli Ozbolat；Madhuri Dey，化学博士生；Bugra Ayan，工程科学与力学博士生；Adomas Povilianskas，工程与力学学士/硕士学位；Melik C. Demirel，工程科学与力学教授。
