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光固化3D打印水凝胶:革新技术、材料及其在组织工程与柔性器件中的前沿应用

时间:2024-03-21   访问量:0

随着科学技术的飞速发展,传统制备方法已无法满足对可植入材料、定制化医疗、个性化穿戴等领域日益增长的需求。在这一背景下,光固化3D打印技术以其独特的技术原理和高精度、高速度的特点,逐渐崭露头角。近期,北京化工大学材料科学与工程学院光聚合技术应用研究中心的朱晓群副教授和聂俊教授团队在光固化3D打印水凝胶领域取得了重要进展,为组织工程和柔性器件的制造带来了革命性的改变。

水凝胶作为一种由大量水和亲水性三维聚合物网络组成的软体材料,因其与天然细胞外基质相似的结构以及良好的生物相容性,被广泛应用于组织工程和柔性器件等领域。然而,传统的制备方法往往效率低下,无法满足个性化定制的需求。而光固化3D打印技术通过高效的光化学反应和光的时空可控性,为水凝胶的制备提供了全新的解决方案。

朱晓群副教授和聂俊教授团队在Macromolecular Rapid Communications上发表了一篇综述文章,全面梳理了光固化3D打印水凝胶技术的发展历程、技术特点以及原材料。文章介绍了包括直接油墨书写(DIW)、立体光刻成型技术(SLA)、数字光处理快速成型技术(DLP)等在内的多种光固化3D打印技术,并详细阐述了这些技术的原理、优势以及在水凝胶制备中的应用。

此外,文章还对光固化3D打印水凝胶的原材料进行了深入剖析,包括低聚物、单体、引发剂及添加剂等。这些原材料的选择和组合对于水凝胶的性能和打印效果具有至关重要的影响。通过合理的配方设计和优化,可以实现水凝胶材料的高精度打印和定制化制备。

更令人振奋的是,光固化3D打印水凝胶在组织工程和柔性器件领域展现出了广阔的应用前景。通过精准控制打印过程,可以制备出具有复杂结构和优异性能的水凝胶组织工程支架,为组织再生和修复提供了有力的工具。同时,水凝胶的柔性和生物相容性也使其成为柔性传感器和制动器等器件的理想材料,为个性化穿戴和人机交互等领域带来了无限可能。

然而,光固化3D打印水凝胶技术的发展仍面临一些挑战。如何进一步提高打印精度和效率、优化水凝胶材料的性能以及实现更广泛的应用场景等问题仍待解决。未来,该团队将继续深入研究光固化3D打印水凝胶技术,推动其在组织工程和柔性器件等领域的应用和发展。

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持,相关论文已在Macromolecular Rapid Communications上发表。这一研究成果的发布,标志着我国在光固化3D打印水凝胶领域取得了重要突破,为未来的组织工程和柔性器件制造开辟了新的道路。


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