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美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了一種新型3D打印材料。該材料與人體免疫系統(tǒng)兼容，有望推動(dòng)人造器官移植和藥物遞送等諸多醫(yī)療技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速、安全發(fā)展。這一突破性成果發(fā)表于最新一期《先進(jìn)材料》期刊。

研究團(tuán)隊(duì)此次展示了改變聚乙二醇（PEG）性質(zhì)的方法，制造出可拉伸的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PEG已被廣泛應(yīng)用于組織工程等生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，但傳統(tǒng)生產(chǎn)方式（通過(guò)交聯(lián)PEG聚合物在水中形成后去除水）會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脆弱、結(jié)晶，無(wú)法在拉伸時(shí)保持完整性。

為解決這一問題，團(tuán)隊(duì)借鑒了制造彈性強(qiáng)橡膠的分子設(shè)計(jì)，采用“可折疊瓶刷”結(jié)構(gòu)，使材料既堅(jiān)固又極具彈性。聚合物分子具有許多柔韌的側(cè)鏈從中央骨架輻射，這些側(cè)鏈可像手風(fēng)琴一樣折疊，儲(chǔ)存可展開的額外長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)高拉伸性。他們將折疊瓶刷聚合物概念應(yīng)用于PEG，通過(guò)將前體混合物暴露在紫外線下幾秒鐘，啟動(dòng)聚合形成瓶刷結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，成功制造出可3D打印、高度可拉伸的PEG基水凝膠和無(wú)溶劑彈性體。

團(tuán)隊(duì)成員表示，通過(guò)改變紫外線燈的形狀，可以創(chuàng)造出許多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這為未來(lái)制造人造器官或藥物遞送系統(tǒng)提供了新可能。此外，實(shí)驗(yàn)表明，這種可拉伸的3D打印PEG材料對(duì)生物友好，細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)試證實(shí)其與生物組織兼容，適用于體內(nèi)材料如器官支架。

展望未來(lái)，該材料可能與其他材料結(jié)合，制造具有不同化學(xué)成分的3D打印產(chǎn)品，可拓展多種應(yīng)用。例如，與現(xiàn)有固態(tài)聚合物電解質(zhì)相比，新材料在室溫下展現(xiàn)出更高的電導(dǎo)率和拉伸性，凸顯了其作為先進(jìn)電池技術(shù)中高性能固態(tài)電解質(zhì)的潛力。團(tuán)隊(duì)表示將繼續(xù)探索其在固態(tài)電池技術(shù)中的應(yīng)用前景。

【總編輯圈點(diǎn)】

3D打印生物材料為人造器官移植等再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)新的變革。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)也面臨如何使3D打印結(jié)構(gòu)與人體免疫系統(tǒng)更好兼容的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工植入物可能引發(fā)人體排異反應(yīng)或慢性炎癥。而新型3D打印生物材料則嘗試通過(guò)精密的分子調(diào)控和設(shè)計(jì)，從根源上解決這一問題。利用這種方法，3D打印的骨骼、軟骨甚至血管組織等結(jié)構(gòu)，有望被人體真正接納與融合，為實(shí)現(xiàn)高度個(gè)性化的再生醫(yī)學(xué)治療開辟了全新路徑。