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一种先进的自我修复软材料

(图片来源:CC0公共域)

科学界正集中研究水凝胶的多种应用。水凝胶是一种含有大量水的高分子材料,具有复制生物组织特征的潜力。水凝胶的这一特性在再生医学领域尤为重要,而再生医学也早已认识到,并已对这些特性加以利用了。为了能有效替代有机组织,水凝胶必须满足两个必须条件:一是具有极佳的几何复杂性,二是在收到损伤后能像生物组织一样独立自愈。

如今,3D打印技术使这些材料的开发可能变得更加便捷、廉价:都灵理工大学应用科学与技术系MP4MNT(微纳米技术材料与加工)团队的研究人员与Fabrizio Pirri教授合作,利用激光3D打印技术,首次证明了制造具有复杂结构的水凝胶的可行性,这种水凝胶能够在撕裂后自行愈合。这项研究发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。

叠层制作技术。 (图片来源:论文原文)

目前为止,利用3D打印技术,一些实验室已经制备出单独具有自修复能力或是适用于复杂结构建模特性的水凝胶,但这一研究中开发的的解决方案同时具备了以下两个特征:结构复杂度和损伤后的自修复能力。此外,该水凝胶是通过使用市场上现有的材料制备的,并利用商业打印机进行加工,具有十分高的灵活性,适用于各种场景的潜能,能为生物医学和软机器人领域的发展开辟了新的可能性。

该研究是在圣保罗大学(Compagnia di San Paolo)资助的HYDROPRINT3D博士项目的背景下进行的,在DISAT研究员Ignazio Roppolo的指导下,博士研究生Matteo Caprioli与耶路撒冷希伯来大学(以色列)Magdassi教授的研究小组合作实施,隶属于“与顶尖大学的联合研究项目”计划。

AAc/PVA 0.8打印物的切割修复和拼接物。 (图片来源:论文原文)

Ignazio Roppolo说道,“MP4MNT小组中,我和Annalisa Chiappone博士合作的研究单位多年以来专门致力于开发可以使用激光3D打印处理的新材料。3D打印能够带来协同效应,即很好地结合物体的设计和材料的固有属性,使获得具有独特性质的制造物品成为可能。从我们的角度来看,需要利用这种协同效应来最大限度地发展3D打印的能力,这样它才能真正成为我们日常生活中的一个元素。而这项研究正好符合这一理念。”

该项研究代表了高度复杂器件发展的第一步,复杂的几何形状和内在的自愈合特性可应用在各种领域。特别是,一旦PolitoBIOMed实验室的跨部门实验室进行的生物相容性研究得到细化,这些物体将有可能用于细胞机制的基础研究和再生医学领域的应用。

翻译:曾欣欣

审校:董子晨曦

引进来源:都灵理工大学 

本文来自:中国数字科技馆
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