TIMEDOO肽度（微信號：Time-doo）獲悉，水凝膠是當今生物醫(yī)學研究中最熱門的材料之一，它們是生物相容的，具有軟組織的粘稠的一致性，并且它們可以被修補以容納活細胞，輸送藥物，并希望有一天可以作為疾病組織和器官的替代物。
然而，水凝膠獨特的輕質(zhì)和柔軟性導致難以三維打印其結(jié)構(gòu)以及里面的活細胞。因為它們傾向于下垂，并且在不破壞水凝膠的一些固有特性的情況下提供內(nèi)部支撐是非常困難的。
現(xiàn)在，英國伯明翰大學的研究人員提出了一種3D打印技術(shù)，可以用來打印水凝膠中的結(jié)構(gòu)，否則水凝膠很容易變形。這可以提供一種更準確和可預測的方法來創(chuàng)建活組織，實際上可以保持它們的一致性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
通常，當在水凝膠內(nèi)打印時，水凝膠會被混合成漿料。印刷材料被注入漿料中，但注射過程使墨水從凝膠中擴散出來，并且在墨水放置的地方，沒有真正的支撐使它們留下來。
英國伯明翰團隊提出了一種獨特的聚合物水凝膠配方，這種聚合物水凝膠可以在注射3D打印材料的地方精確自我愈合，在這個過程中創(chuàng)造出堅固的結(jié)構(gòu)。這種魔力是由于凝膠過程中創(chuàng)新地使用剪切力來實現(xiàn)的。
研究小組正在研究的凝膠中的顆?？梢詭缀跬耆珡哪z的其余部分分離，但仍然保持適度的左右力，在注射壓力減輕后變得更強。而其他凝膠更脆，很容易松開或撕裂，例如明膠。這種新的凝膠具有獨特的分子稠度，提供了自我愈合的能力。
伯明翰大學的格羅弗教授解釋說：“我們設(shè)計的水凝膠具有一些非常有趣的特性，可以讓我們以非常精細地打印出柔軟的材料?！辈骱泊髮W的格羅弗教授是研究帶頭人之一?！八谥圃焯娲锊牧?，如心臟瓣膜或血管，或生產(chǎn)可用于治療骨和軟骨損傷的生物相容性材料方面具有巨大的潛力?！?/p>

更多信息請查看：Journal Advanced Functional Materials: Fabrication of Complex Hydrogel Structures Using Suspended Layer Additive Manufacturing (SLAM)

據(jù)肽度記者了解，生物材料3D打印技術(shù)在國內(nèi)也是緊跟國際水平，近年來，水凝膠尤其是超韌水凝膠在細胞培養(yǎng)、組織工程、軟機器人以及離子器件等領(lǐng)域的應用得到極大發(fā)展。水凝膠材料在應用方面的迅速發(fā)展驅(qū)動人們?nèi)で笾谱鲝碗s水凝膠結(jié)構(gòu)的先進制造方法?，F(xiàn)有的水凝膠三維打印技術(shù)對水凝膠預溶液的物理和化學性質(zhì)以及打印的水凝膠結(jié)構(gòu)存在諸多限制。

西安交通大學機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室建立了軟機器實驗室。近日，實驗室研究人員提出了利用電容器邊緣效應來大規(guī)模制備液體圖案的新方法，通過將電場控制液體圖形化與逐層疊加過程相結(jié)合，建立了水凝膠三維打印系統(tǒng)。該技術(shù)適用于各種物化性質(zhì)水凝膠，無需額外混入添加組分，克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性。實現(xiàn)了水凝膠支架、溫度敏感的水凝膠復合材料和高完整性離子水凝膠顯示裝置等的3D打印。該技術(shù)為使用多種材料成分和復雜幾何結(jié)構(gòu)的水凝膠快速成型提供了新手段。

上述研究成果在線發(fā)表在國際知名雜志《科學》的子刊《科學·進展》（Science Advances，影響因子11.5），論文題目為《利用電容邊緣效應實現(xiàn)水凝膠3D打印》（Hydrogel 3D printing with the capacitor edge effect）。西安交大機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室是唯一通訊單位，碩士研究生王繼堃與青年教師盧同慶副教授為論文共同第一作者，王鐵軍教授為論文通訊作者。

航天航空學院軟機器實驗室常年面向校內(nèi)本科生開放研究課題，近年來產(chǎn)出Science Adv.,Adv.Mater.,Nature Commun.,JMPS等一系列高水平研究論文。該論文作者之一孫丹琪為航天學院在校本科生。

文章鏈接：

http://advances.sciencemag.org/content/5/3/eaau8769

編輯|李詠欣