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3D打印可注射水凝胶复合材料可用于各种生物医学应用

导读: 去年夏天,曼尼托巴大学的一组研究人员创造了一种可导电的3D打印自我修复水凝胶材料的新方法,使其具有机械稳定性,同时有物理和化学性。

似乎可以肯定地说,自愈材料非常吸引人。3D打印世界最近表现出越来越多的有趣的东西,潜在的应用包括电子设备和软骨替代品。去年夏天,曼尼托巴大学的一组研究人员创造了一种可导电的3D打印自我修复水凝胶材料的新方法,使其具有机械稳定性,同时有物理和化学性。

3D水凝胶是通过化学共价键,物理相互作用或两者的组合交联的亲水性聚合物网络。由于聚合物链之间的交联和它们的亲水性,水凝胶实际上可以膨胀至其干燥物质的一百倍,甚至一千倍而不会溶解在水中。

虽然水凝胶过去是在外科手术过程中预先制备并植入人体内的目标部位,但现在可以通过细针从注射器中轻松注射,使材料非常适合生物医学应用。

根据瑞士乌普萨拉大学的Liyang Shi撰写的题为“基于生物医学应用的金属配体组装的可注射复合水凝胶”的论文,可注射水凝胶在开发微创外科手术方面非常有用,因为它们“避免损伤周围组织”在植入手术期间“并且可以很容易地填充原位复杂形状的缺陷。此外,3D打印可注射水凝胶并不困难,因此它们可以通过自动从注射器挤出并在CAD文件中对机芯进行编程来形成更先进的定制形态水凝胶。

本论文中提出的各种基于HA-BP的水凝胶和使用水凝胶的生物医学应用的概述。衍生物HA-BP(i),HA-BP(ii)和HA-BP(iii)代表BP部分与HA骨架的三种不同类型的连接。

Shi使用透明质酸(HA)作为聚合物,因为它既具有生物相容性又可生物降解。首先,用双膦酸盐(BP)作为螯合(杂环环状化合物)配体进行改性。

由含有UV可交联基团的聚合物链组成的水凝胶前体在液体中从注射器中排出,然后使用光在聚合缺陷区域中交联聚合。

在实验期间产生的水凝胶“表现出动态特征”,如剪切稀化和自愈合特性。Shi将基于HA-BP的四种水凝胶应用于不同的生物医学应用,包括3D打印,伤口愈合,骨再生和抗癌药物的控制递送。

总之,本论文提出了金属配体配位化学策略,以建立具有动态交联的可注射水凝胶,从而产生与时间无关的注射行为。这些水凝胶为生物医学领域开辟了新的可能性。

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