3D打印可伸展、高分辨率、生物相容性的水凝胶

国际金属加工网 2018年06月06日

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。

新开发出用于3D打印的可伸展水凝胶材料

高度拉伸和紫外线固化水凝胶以及基于UV固化的3D打印技术将显着提高生物结构和组织、隐形眼镜、柔性电子产品和许多其他应用的制造能力,随着对水凝胶的研究继续,越来越多的应用将开放,特别是通过3D打印。无论是生物打印、3D打印电子设备还是其他,这些令人着迷的物质正在进入更复杂的用途。3D打印已被用于医疗领域,以制造具有复杂几何形状的水凝胶构建体,例如血管网络、多孔支架、半月板替代物等等,尽管许多研究人员仍然努力打印具有所需高分辨率的构建体,但这个最新发展是迈向另一个需要高分辨率和几何形状的领域。


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