用4D生物打印创造花朵和飞鸟
器官与组织的3D打印技术日渐成熟，而4D生物打印才刚刚开始崭露头角。第四维包含了由膨胀或温度变化触发的，与时间相关的形状变化。这为在生物医学设备或软机器人中实现更复杂的折叠结构提供了可能，甚至能在组织工程中模仿天然组织与器官的动态变化。
乔治华盛顿大学的Lijie Grace Zhang及其同事提出在神经工程中应用多响应结构的立体光刻4D生物打印。
他们使用天然衍生的可光交联单体SOEA（大豆油环氧化丙烯酸酯）作为油墨。他们能用紫外（UV）交联的SOEA创建一个固化的扁平星形结构，当用乙醇洗涤时，它可以动态转变为爪状结构（如图所示）。
他们提出，印刷过程中引入的激光有道分级内应力，是这种4D动态变化的主要驱动力。因此，他们可以实现溶剂诱导的可逆形状变化，类似于花的开合。
另外，他们在印刷过程中将多种纳米颗粒掺入到结构中，以进一步增强和修饰形状变化，并使用包括石墨烯在内的纳米杂化物用来构建类似飞鸟的结构。
在验证这一概念的研究中，他们制作了一个智能神经导管，为神经再生提供了出色的多功能特性，如物理指示、化学信号传递、动态自我插入和无缝整合等功能。
用于智能药物输送的温敏性肽平台
肽因其模块性质和类蛋白质功能，具有作为自组装构建块的巨大潜力。引起分子自组装的弱相互作用容易受到环境条件的影响，使得自组装结构能够对不同的外部刺激（包括温度、pH、离子强度和酶反应）表现出有趣的功能性。
特别地，类弹性蛋白肽（ELPs）可将热响应性引入自组装结构，因为当温度超过特定值时，ELPs会形成不溶性凝聚体，并且经历从无规卷曲（亲水状态）到β-螺旋（疏水状态）的构象转变。例如，随癌细胞周围温度升高（与正常细胞或体外相比）而聚集的ELPs可用于癌症治疗。然而，ELPs引入肽自组装系统受到其大尺寸的限制。
Yong-beom Lim和来自延世大学材料科学与工程系的同事们设计了一个简便的方法，以在适合生物应用的温度范围内利用ELPs的热响应性。
研究人员设计的微型ELPs（MELPs）含有少于23个氨基酸，且对加热和冷却分别表现出快速凝聚和缓慢解聚的行为。这些合成的MELPs比传统的含有几十到几百个氨基酸的ELPs小得多。
用α-螺旋客体肽接枝的MELP平台对响应温度变化的药物传递是有效的，并在温度响应智能材料的开发中具有很大潜力。
作者指出，“这种合成方法可以利用小型肽设计的高自由度，使MELPs具有多种复杂的结构，并与其他功能材料共轭。”
用于可穿戴医疗传感器的纳米材料
受对健康监测、健康跟踪和虚拟现实不断增长的需求影响，可穿戴设备的市场正在快速扩大，而纳米材料正是开发可穿戴传感器的有前途的构件。北卡罗来纳州立大学的朱勇教授及其同事总结了纳米材料可穿戴传感器的最新进展，包括温度、电生理、应变、触觉、电化学和环境传感器、集成可穿戴系统及其在医疗中的应用，以及用于多模态传感的多传感器的集成，和与其他组件在可穿戴系统中的集成。文章还突出了纳米材料可穿戴传感器在医疗保健方面的代表性应用，并讨论了纳米材料可穿戴传感器领域的挑战、机遇和未来前景。
利用先进水凝胶技术解决再生医学关键挑战
水凝胶一直是再生医疗中的热点话题。特别是水凝胶化学的进展及其在3D打印中的应用，为建立复杂的3D组织模型开辟了新的可能性。水凝胶在组织模型中发挥不同的组织功能，Eileen Gentleman等人（伦敦大学国王学院，英国）在进展报告综述了这些特点，并指出了将其转化为临床应用过程中的挑战。
人体皮肤3D生物打印采用无支架技术法
3D打印全厚度人体皮肤模型由法国里昂大学Christophe A. Marquette团队提出，他们利用原代正常人真皮成纤维细胞和人表皮角质形成细胞，开发了一种新型的以海藻酸钠、明胶和纤维蛋白原为基础的油墨配方，以重造真皮和表皮。他们打印出的结构在分子或大分子水平模拟了成熟组织的结构。为了显示3D打印可达到的复杂程度，他们甚至尝试打印了成人的耳朵。
人工智能：自主型机器人的未来发展趋势
复合物材料可设计出反应迅速，能承受高荷载并适应周围环境的自主型机器人。机器人能执行精细的手术，被派去探索和分析火星土壤，或者以友好的海豹宝宝的形态陪伴老年患者的日常生活。通过理解和模拟生命系统如何进化、感知和适应环境，机器人的设计和自动化已经取得了进展。然而，目前机器人的运动、速度和功能范围仍远不及活体动物，比如，头足类动物能在几秒钟内挤过狭窄的瓶颈，以及软体动物能研磨咀嚼岩石。
然而，我们的探索不是大胆地重新创造综合生命系统，而是根据特定的技术需要建造具有相似水平的机器。生物技术、安全或勘探可能确实需要自主机器人，它们不仅具有明确定义的运动精度、一致性、驱动速度，还具有在自然界中找不到的其他特性，包括耐温性、机械弹性和透光性。为此，一个主要的挑战是创造具有快速传感及驱动能力、高机械负载潜力和高自由度的机器人。
一方面，传统的金属铰接臂表现出显著的机械强度和驱动速度，但运动受限。像Cassie[1]这样的双足系统，看起来像《星球大战》中的步行者，但在不平坦地面上，它却需要一个复杂的控制框架来驱动每个关节。另一方面，以软有机物为基础的机器人能够膨胀、伸展并适应环境，从而提供范围更广的运动和形状的可能性。像O-unibots[2]这样的新型全软折纸机器人挑战了形状可编程性的极限，但是与金属机器人和生命系统相比，它们的驱动强度和速度仍显不足。作为折衷方案，由硬部件和软部件组装的混合系统可能是提供强度、速度和各种形状的潜在方案。一个典型的例子是将柔性聚合物与电线和元件相结合。在这些系统中，折纸状折叠可以通过无线电子接口[3]远程触发。
尽管取得了巨大的进步，机器人的改进仍有提升空间。并非组装毫米或亚毫米的硬、软部件，多模态机器人还可用复合材料制造，复合材料中软部件与硬部件在纳米与微观尺度上相互配合。刚性聚合物基体中各向异性微粒的预定取向可利用物理不稳定性以实现大量、快速并且有力的转换[4]。通过将磁性微粒掺入软性弹性体，可将无限的变形，快速的驱动整合到机器人自身，并可用磁场远程触发[5]。
有趣的是，用于感官、驱动、计算、交流，以及生长、愈合与适应的机器人材料，可以通过结合纳米复合材料与活体细胞来生产。在这项多学科交叉的研究中，有很多值得期待的东西，硬性软性机器人的发展推动了向自主自适应多功能器件的进程。
奥迪和现代携手推进燃料电池技术发展
奥迪和现代汽车公司计划相互授权燃料电池技术专利并授予非竞争性部件的使用权。目前，这个协议须经适用监管当局批准。通过他们的合作，双方都致力于使燃料电池更快、更有效地大量生产。正如两家公司所言，奥迪和现代也在探索更深远地开发可持续技术的合作。
奥迪技术开发委员会成员彼得•默滕斯表示，燃料电池是最系统的电动驾驶形式，因此它将是我们未来科技产品组合中零排放的有力资产。在他们的FCEV路线图上，他们将与现代汽车等强大的合作伙伴联手。为了实现这一可持续技术的突破，合作是用具有吸引力的成本结构引领创新的明智方式。
“我们相信，我们与奥迪的合作将会成功地向全球社会展示出燃料电池车的愿景和好处，”现代汽车公司副董事长郑义宣说。这一协议是现代汽车致力于创造更可持续未来的新一步，同时也提高了氢动力汽车消费者的生活质量，是实现真正零排放的最快方式。
行驶距离长和加油时间短使得氢成为未来电动汽车极具吸引力的能源。对于大型汽车来说尤其如此，因为其设计固有的燃料电池汽车重量优势尤其明显。除了燃料电池技术的进一步发展，其未来市场成功的关键方面还包括再生氢的生产和建立足够的基础设施。
公司表示，奥迪已在大众集团内部承担了燃料电池技术的发展任务，目前正在研制第六代。该集团的燃料电池技术中心位于内卡苏尔姆。在未来十年的开端，奥迪将推出第一款燃料电池车型作为一个小型系列产品。作为一款运动型多功能车，该车型将吸收全尺寸车型的高端舒适度和远程作战能力。奥迪与现代汽车的交叉许可协议已经聚焦于下一个发展阶段，旨在提供更广泛的市场需求。
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