新型生物相容性材料研发成功！可以3D打印成任何形状！

文／陈根

我们知道，哪怕经过高温精心拉直的头发一接触水依然会卷曲起来，这是因为头发的形状记忆，即头发的材料特性使它能够在某些刺激下改变形状，并在其他刺激下回复到原来的形状。

受此启发，研究人员把研究对象转向了其他材料，比如，纺织品。一个关于纺织品形状记忆的具有前景的设想是：一件t恤衫，在潮湿的环境下会打开，在干燥的时候会关闭，可以伸缩到与人的尺寸相当，这也意味着，这将是一件适合所有人的衣服。

现在，哈佛大学的研究人员已经开发出一种生物相容性材料，这种材料可以3D打印成任何形状，并通过可逆形状记忆进行预编程。

这种材料由角蛋白制成的，角蛋白是一种存在于头发、指甲和贝壳中的纤维蛋白。从分子结构来看，角蛋白的单链排列成一个弹簧状的结构，称为α螺旋，而正是α螺旋结构和连接的化学键赋予了这种材料强度和形状记忆能力。

此外，角蛋白其中的两条链条缠绕在一起形成了一种称为螺旋线圈的结构。许多这些卷曲的线圈被组装成原丝，最终形成大纤维，当一个特定的纤维片被拉伸或重新排列时，纤维被拉伸成一个稳定的结构。纤维保持在这个位置，直到它被触发卷回原来的形状。

为了证明这一过程，研究人员3D打印出各种形状的角蛋白片。他们用过氧化氢和磷酸一钠溶液来编程这种材料的永久形状——当触发时它总是会恢复到原来的形状。此外，一旦设置好角蛋白的形状记忆，就可以重新编程，并将其塑造成新的形状。

例如，一个角蛋白片被折叠成一个复杂的折纸星作为它的永久形状。一旦记忆建立起来，研究人员将恒星浸入水中，在水中展开将变得可塑。

研究人员设想了这种新型变形材料的一些有趣用途。他们认为，该材料可以用来制作可定制形状和罩杯尺寸的胸罩、均码的t恤衫，或者带有通风口的衣服，这些衣服可以根据湿气而打开。通过这种方式，研究人员希望这能帮助解决时尚行业的浪费问题。

这项研究已发表在《自然材料》杂志上。