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文献专栏

可进行伤口治疗的3D打印水凝胶:聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)-微纤维悬浮液的流动诱导凝胶化(普林斯顿大学)

发表时间:2019-10-01 20:36

近日,普林斯顿大学的研究人员开发出了一种水凝胶,当纤维被迫通过注射器时,纤维相互滑动形成水凝胶。无化学剪切方法可用于伤口治疗等领域。


可进行伤口治疗的3D打印水凝胶1.jpg


由于它们的物理性质:孔隙度、含水量和松软,水凝胶是许多科学学科中的重要物质。尤其在快速发展的生物3D打印领域,其中使用水凝胶将单独的不可打印的活细胞保持为固体且转化为可打印的形式。


创建一个有效的水凝胶是困难的,通常需要化学反应和物质相互作用,但普林斯顿的研究人员开发了一种水凝胶,不需要这样的化学物质。相反,当纤维被迫通过注射器时,纤维相互滑动形成水凝胶。


研究人员对他们的新产品感到非常兴奋,并认为它可以用来治疗伤口,甚至为生物医学和其他领域开辟了一个全新的可注射水凝胶。


研究论文的联合主要作者Antonio Perazzo声称:“研究含有这种高柔性纤维的悬浮液中的物质流动从未真正尝试过,但追求新颖的研究为我们带来了前所未有的柔性纤维流动诱导凝胶的结果。”


可进行伤口治疗的3D打印水凝胶2.jpg


软性可延展凝胶行为的科学解释是剪切增稠的现象,其导致纤维在应力下凝固和凝胶化。然而,一般而言,纤维和水的混合物将产生相反的效果:剪切稀化。


那么,是什么让水凝胶变厚而不是变薄呢?


他们组织了一个详细的研究,看看如何用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA),一种完全无毒的柔性和生物相容性塑料制成的微纤维发生这种剪切增稠。


这些超细纤维的直径为35微米,长约12毫米,放入水中时最初以自由流动的非缠结状态存在。但是,当放置在带有旋转顶板的流变仪中时(通过将纤维周围旋转对混合物施加压力),纤维弯曲、互锁和缠结。


最后,纤维缠绕在一起,与水分开,尽管有些水仍然留在水中。这产生具有明显水凝胶性质的充水纤维网络。甚至可以通过调整微纤维的长度和直径来控制凝胶的性质。


普林斯顿大学的研究人员现在计划通过优化材料在通过注射器时的凝胶化以及合并有用的物质如抗生素、营养素和生物分子来改善这一过程。


水凝胶最终可以用于伤口治疗,注射器最终可以被生物3D打印机取代。


“微纤维悬浮液的流动诱导凝胶化”研究已发表在“美国国家科学院院刊”(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。


论文链接:

http://www.pnas.org/content/114/41/E8557.abstract?sid=2f37fe82-49ef-49ca-8ef2-03fe374c223f


来源:高分子科技

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