研究人员开发用于生物医学材料和软体机器人的3D打印凝胶

根据北卡罗来纳州立大学的新研究，通过合并来自海藻的相同材料的微米和纳米大小的网络，可以创造出具有改进和高度控制特性的3D打印凝胶。这些发现可以应用于生物医学材料--想想用于生长细胞的生物支架和柔性机器人。

在《自然通讯》杂志上描述的研究结果显示，这些水基凝胶，又称为同质水凝胶既坚固又有弹性，它们由海藻酸盐组成，这是在海藻和藻类中发现的化合物，通常被用作增稠剂和伤口敷料。

北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程系的S.Frank和Doris Culberson特聘教授、该论文的通讯作者Orlin Velev说，将同一海藻酸盐的不同规模网络合并在一起，消除了不同材料合并在一起的水凝胶有时可能出现的脆弱性。

水基材料可能是软而脆的，但是这些同质复合材料--柔软的纤维状海藻酸颗粒在海藻酸的介质内，实际上是两种水凝胶的结合：一种是颗粒水凝胶，一种是分子水凝胶。它们合并在一起，产生了一种果冻状的材料，其特性可以通过3D打印机按需制造，精确地调整成型。

"我们正在用同样的材料加固水凝胶材料，这很了不起，因为它只用一种材料来改善整体机械性能，"北卡罗来纳州立大学化学和分子工程系助理教授、该论文的共同作者Lilian Hsiao说。"藻酸盐被用于伤口敷料，所以这种材料有可能被用作强化的3D打印绷带，或作为伤口愈合或药物输送的覆盖物。"

"这些类型的材料有可能在医疗产品中最有用，在食品中作为增稠剂，或在软体机器人中最有用，"该论文的第一共同作者之一、Velev实验室的一名研究生Austin Williams说。

Velev说，未来的工作将尝试微调这种合并同质材料的方法，以推进3D打印的生物医学应用或生物医学填充材料，这项技术可能会用于其他类型的凝胶，比如那些用于涂料或消费产品的凝胶。

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