來自科羅拉多大學博爾德分校 (CU Boulder) 和賓夕法尼亞大學的研究小組率先開發出一種 3D 打印水凝膠材料工藝，這種材料既有彈性，又有粘性，而且有回彈性，可用于打印內部繃帶以修復受損的心臟組織、軟骨補片或無針縫合線。
這項研究最近以題為“Additive manufacturing of highlyentangled polymer networks/高度交聯聚合物網絡的增材制造”的論文發表在《科學》頂級期刊上。
相關論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6925
這篇研究論文的資深作者、科羅拉多大學博爾德分校化學與生物工程學教授 JasonBurdick 談到這項研究時說：“心臟和軟骨組織相似，它們的自我修復能力非常有限。一旦受損，就無法挽回。通過開發新的、更有彈性的材料來增強修復過程，我們可以對患者產生重大影響。”
有趣的是，這個創新項目的靈感來自一個有點出乎意料的地方：蠕蟲，它們的身體可以結合在一起，變成一個既具有固體又具有液體性質的纏繞團塊。在科學界，這被稱為“蠕蟲團”。這一概念通過在 3D 打印材料中集成相互纏繞的分子鏈或交聯來實現。
△圖片來源：科羅拉多大學博爾德分校
這種彈性創可貼狀材料的制作得益于研究團隊開發的一種特殊 3D 打印工藝。該工藝稱為 CLEAR（通過氧化還原引發輔助的光照后連續固化），實際上可以控制打印過程中材料分子的交聯。這是通過結合使用“明暗聚合”來實現的。正如研究人員所寫：“這種可推廣的方法在室溫下即可實現高單體轉化率，無需額外的刺激，例如打印后的光線或熱量，并且能夠通過增材制造生產高度糾纏的水凝膠和彈性體，與傳統的 DLP 相比，其延伸能量高出四到七倍。”
研究人員已為這項技術申請了臨時專利，它不僅成功打印出比標準 DLP 機器打印的部件更柔韌、更堅韌的材料，而且還具有粘性，可以粘在組織上。Burdick 實驗室的研究員 Matt Davidson 表示，這種能力尚屬首次：“我們現在可以 3D 打印出強度足以支撐組織的粘合材料。我們以前從未做到這一點。”
△ CLEAR技術打印的多種彈性形狀
研究的下一步將是研究這些 3D 打印材料如何與有機組織相互作用，研究人員希望將來他們的創新解決方案將用于幫助治療患有心臟缺陷的患者，通過將藥物直接輸送到器官或軟骨來支持組織再生等。
這種 3D 打印工藝的應用還可用于其他領域，如研發和制造。據科羅拉多大學博爾德分校團隊稱，其他研究團隊和工業終端用戶會對 CLEAR 工藝感興趣，因為它不需要額外的能量來固化部件。第一作者 AbhishekDhand （Burdick 實驗室的研究員和賓夕法尼亞大學的博士生）解釋說：“這是一種簡單的 3D 處理方法，人們最終可以在自己的學術實驗室以及工業中使用它來改善材料的機械性能，以用于各種應用。它解決了 3D 打印的一個大問題。”
來源：南極熊
