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美国弗吉尼亚大学研究团队首创了一种新型3D打印材料。该材料与人体免疫系统兼容,有望推动人工器官移植和药物递送等诸多医疗技术实现快速、安全发展。这一突破性成果发表于最新一期《先进材料》期刊。
研究团队此次展示了改变聚乙二醇(PEG)性质的方法,制造出可拉伸的网络结构。PEG已被广泛应用于组织工程等生物医学技术,但传统生产方式(通过交联PEG聚合物在水中形成后去除水)会导致结构脆弱、结晶,无法在拉伸时保持完整性。
为解决这一问题,团队借鉴了制造弹性强橡胶的分子设计,采用“可折叠瓶刷”结构,使材料既坚固又极具弹性。聚合物分子具有许多柔韧的侧链从中央骨架辐射,这些侧链可像手风琴一样折叠,储存可展开的额外长度,从而实现高拉伸性。他们将折叠瓶刷聚合物概念应用于PEG,通过将前体混合物暴露在紫外线下几秒钟,启动聚合形成瓶刷结构网络,成功制造出可3D打印、高度可拉伸的PEG基水凝胶和无溶剂弹性体。
团队成员表示,通过改变紫外线灯的形状,可以创造出许多复杂的结构,这为未来制造人工器官或药物递送系统提供了新可能。此外,实验表明,这种可拉伸的3D打印PEG材料对生物友好,细胞培养测试证实其与生物组织兼容,适用于体内材料如器官支架。
展望未来,该材料可能与其他材料结合,制造具有不同化学成分的3D打印产品,可拓展多种应用。例如,与现有固态聚合物电解质相比,新材料在室温下展现出更高的电导率和拉伸性,凸显了其作为先进电池技术中高性能固态电解质的潜力。团队表示将继续探索其在固态电池技术中的应用前景。科技日报记者 张梦然
