TIMEDOO肽度（微信號(hào)：Time-doo）獲悉，水凝膠是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)研究中最熱門(mén)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(bǔ)以容納活細(xì)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(dú)特的輕質(zhì)和柔軟性導(dǎo)致難以三維打印其結(jié)構(gòu)以及里面的活細(xì)胞。因?yàn)樗鼈儍A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(guó)伯明翰大學(xué)的研究人員提出了一種3D打印技術(shù)，可以用來(lái)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(zhǔn)確和可預(yù)測(cè)的方法來(lái)創(chuàng)建活組織，實(shí)際上可以保持它們的一致性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
通常，當(dāng)在水凝膠內(nèi)打印時(shí)，水凝膠會(huì)被混合成漿料。印刷材料被注入漿料中，但注射過(guò)程使墨水從凝膠中擴(kuò)散出來(lái)，并且在墨水放置的地方，沒(méi)有真正的支撐使它們留下來(lái)。
英國(guó)伯明翰團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)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(gè)過(guò)程中創(chuàng)造出堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。這種魔力是由于凝膠過(guò)程中創(chuàng)新地使用剪切力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
研究小組正在研究的凝膠中的顆粒可以幾乎完全從凝膠的其余部分分離，但仍然保持適度的左右力，在注射壓力減輕后變得更強(qiáng)。而其他凝膠更脆，很容易松開(kāi)或撕裂，例如明膠。這種新的凝膠具有獨(dú)特的分子稠度，提供了自我愈合的能力。
伯明翰大學(xué)的格羅弗教授解釋說(shuō)：“我們?cè)O(shè)計(jì)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(xì)地打印出柔軟的材料?！辈骱泊髮W(xué)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(qǐng)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(guó)內(nèi)也是緊跟國(guó)際水平，近年來(lái)，水凝膠尤其是超韌水凝膠在細(xì)胞培養(yǎng)、組織工程、軟機(jī)器人以及離子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用得到極大發(fā)展。水凝膠材料在應(yīng)用方面的迅速發(fā)展驅(qū)動(dòng)人們?nèi)で笾谱鲝?fù)雜水凝膠結(jié)構(gòu)的先進(jìn)制造方法。現(xiàn)有的水凝膠三維打印技術(shù)對(duì)水凝膠預(yù)溶液的物理和化學(xué)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(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了軟機(jī)器實(shí)驗(yàn)室。近日，實(shí)驗(yàn)室研究人員提出了利用電容器邊緣效應(yīng)來(lái)大規(guī)模制備液體圖案的新方法，通過(guò)將電場(chǎng)控制液體圖形化與逐層疊加過(guò)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(wú)需額外混入添加組分，克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性。實(shí)現(xiàn)了水凝膠支架、溫度敏感的水凝膠復(fù)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(fù)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(xiàn)發(fā)表在國(guó)際知名雜志《科學(xué)》的子刊《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances，影響因子11.5），論文題目為《利用電容邊緣效應(yīng)實(shí)現(xiàn)水凝膠3D打印》（Hydrogel 3D printing with the capacitor edge effect）。西安交大機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)院軟機(jī)器實(shí)驗(yàn)室常年面向校內(nèi)本科生開(kāi)放研究課題，近年來(lái)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(xué)院在校本科生。

文章鏈接：

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

編輯|李詠欣