洛桑联邦理工学院的研究人员发表了一种3D打印含有碳酸钙细菌的墨水的方法。3D打印的矿化生物复合材料具有前所未有的强度，轻便和环保性，具有从艺术到生物医学的广泛应用。

大自然在生产复合材料方面有着非凡的诀窍，这些复合材料既轻又坚固，多孔又坚硬，如软体动物壳或骨头。但是，在实验室或工厂生产此类材料，特别是使用环保材料和工艺，极具挑战性。

工程学院软材料实验室的研究人员转向大自然寻求解决方案。他们开创了一种含有巴氏孢子孢子虫的3D打印墨水：一种细菌，当暴露于含尿素的溶液时，会触发产生碳酸钙(CaCO3).结果是，研究人员可以使用他们的墨水 - 被称为BactoInk - 来3D打印几乎任何形状，然后在几天内逐渐矿化。

“3D打印总体上变得越来越重要，但是可以3D打印的材料数量受到限制，原因很简单，墨水必须满足某些流动条件，”实验室负责人Esther Amstad解释说。“例如，它们在静止时必须表现得像固体，但仍然可以通过3D打印喷嘴挤出 - 有点像番茄酱。

Amstad解释说，含有小矿物颗粒的3D打印油墨以前曾被用来满足其中一些流动标准，但由此产生的结构往往是柔软的，或者在干燥时收缩，导致开裂和失去对最终产品形状的控制。

“因此，我们想出了一个简单的技巧：我们没有打印矿物，而是使用我们的BactoInk打印了一个聚合物支架，然后在第二个单独的步骤中将其矿化。大约四天后，由支架中的细菌触发的矿化过程导致最终产品矿物质含量超过90%。

结果是一种坚固而有弹性的生物复合材料，可以使用标准3D打印机和天然材料生产，并且没有制造陶瓷通常需要的极端温度。最终产品不再含有活细菌，因为它们在矿化过程结束时被浸没在乙醇中。

该方法描述了第一种使用细菌诱导矿化的3D打印墨水，最近发表在《今日材料》杂志上。

修补艺术品、珊瑚礁或骨骼

软材料实验室的方法在从艺术和生态学到生物医学的广泛领域有几个潜在的应用。Amstad认为，BactoInk可以极大地促进艺术品的修复，BactoInk也可以直接注入模具或目标部位，例如花瓶上的裂缝或雕像上的芯片。油墨的机械性能使其具有修复艺术品所需的强度和抗收缩性，并防止在修复过程中进一步损坏。

该方法仅使用环保材料，以及产生矿化生物复合材料的能力也使其成为建造人造珊瑚的有希望的候选者，可用于帮助再生受损的海洋珊瑚礁。最后，生物复合材料的结构和机械性能模仿骨骼的事实可能使其对未来的生物医学应用感兴趣。

“BactoInk工艺的多功能性，加上矿化材料的低环境影响和出色的机械性能，为制造轻质承重复合材料开辟了许多新的可能性，这些复合材料更类似于天然材料，而不是今天的合成复合材料，”Amstad说。