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新开发出用于3D打印的可伸展水凝胶材料

更新时间: 2019-09-18 11:05:49  查看次数: 8    

       水凝胶是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基,亲水残基与水分子结合,将水分子连接在网状内部,而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水。


      它们通常用于从软机器人到生物打印等各种应用,并且已证明可用于其他需要大量变形的应用,如透明触摸面板。然而,水凝胶的应用受到其制造方法的限制,传统上它们依赖于模制和铸造。这些传统的制造方法限制了凝胶的几何复杂性并导致相对较低的分辨率。3D打印水凝胶有许多局限性,几何复杂性或可拉伸性,不高的分辨率等问题。


      但是由新加坡科技与设计大学(SUTD)和耶路撒冷希伯来大学(HUJI)组成的研究团队开发了一系列高伸缩性和可紫外线固化的水凝胶,可将其拉伸高达1300%。这是世界上开发出最具可拉伸性的3D打印水凝胶样品。同时,这些水凝胶与基于数字光处理的3D打印技术的兼容性能够制造分辨率高达7μm和复杂几何形状的水凝胶3D结构。水凝胶已用于需要高3D打印结构分辨率和高几何复杂度的物体,有高度的生物相容性,这使得它们在生物打印和其他医疗应用方面很有用途。


      3D打印的可拉伸水凝胶显示出优异的生物相容性,能够直接3D打印生物结构和组织,这些水凝胶具有很高的光学清晰度,可以提供3D打印隐形眼镜。更重要的是,这些可3D打印水凝胶可以与商业3D打印弹性体形成强大的界面结合,这使研究人员能够直接3D打印水凝胶-弹性体混合结构,如打印基于弹性体基质上的柔性电子板和导电水凝胶电路,使得几何复杂性或可拉伸性被充足使用。



水凝胶一个较新的应用领域:组织工程
组织工程是指通过生命科学与工程的原理和方法,组建一个生物支架,来促进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能,主要任务是实现受损组织或器官的修复和再生成,延长寿命和提高健康水平。这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的再造,并且能够形成永久的替代。组织工程是研究和开发用于替代、修复或改善人体各种组织或器官损伤(包括形态和功能)的新兴技术领域,已经成为生命科学研究这一领域的国际性的热门前沿课题,并且具有极其丰富的科学价值。组织工程的基本原理是将组织细胞粘附于生物相容性良好的生物材料上形成细胞-生物材料复合物,然后将其植入到体内特征部位,或者置于体外特定环境下,在生物材料逐步降解的同时,人体特异性细胞不断分裂和增殖,形成新的具有特定形态结构和特异性功能的相应的人体组织和器官。