Justering af behandlingstemperatur resulterer i bedre hydrogeler til biomedicinske applikationer

Biohydrogels - biomaterialer sammensat af polymerkæder spredt i vand - er blevet undersøgt nøje af forskere for deres potentielle anvendelse i biomedicinske applikationer, såsom ved reparation af væv, som kirurgiske fugemasser, og i 3-D biofabrikation.

Da disse geler indeholder partikler i fast tilstand, der er dispergeret som molekyler i flydende tilstand, de bevæger sig ofte mellem soler (flydende form af et kolloid) og geler (den bløde faste form af et kolloid), afhængigt af om de er ved stuetemperatur eller kropstemperatur. Disse ændringer kan udgøre problemer afhængigt af deres tilsigtede anvendelse.

I denne uges Væskers fysik , forskere i New Zealand, Canada og USA undersøgte effekten af ​​temperatur på hydrogeler. De fandt ud af, at oprettelse af hydrogeler ved stuetemperatur eller lavere resulterer i mere robuste materialer, der fungerer mere effektivt, når de bruges i kroppen.

"Når vi vil oprette et plaster til en lungepunktion, vi vil have noget, der kan bionedbrydes i kroppen, men er, på samme tid, meget klistret, så den klæber til lungen og er hård, så det kan fungere, når lungen ekspanderer og krymper, "sagde forfatteren Heon Park, ved University of Canterbury.

Resultaterne kan være meget nyttige i 3-D-udskrivning af biomaterialer. Når du udskriver væv, såsom et stykke af en lunge, eller udskrivning af kunstigt materiale, såsom dialysemembran, bioink (hydrogel plus celler) er i øjeblikket opbevaret i en sprøjte tønde, og den flyder ud af sprøjten gennem en dyse ved at klemme et stempel.

Forfatterne demonstrerer, at bioinket vil flyde uregelmæssigt som en gel gennem dysen, hvis dysen eller cylinderen er ved stuetemperatur, og dette vil resultere i en trykt del, der er ude af form.

"Vores forskning viser også, at temperaturen på bioinket i tryksprøjten skal være ved kropstemperatur, så det flyder let, når det dukker op, og at trykbedet skal have stuetemperatur eller lavere, så den udskrevne del stivner, "sagde Park.

Forskerne opdagede også metoder til at minimere tørring af hydrogeler, et problem afdækket i mange aktuelle undersøgelser.

"Store billede, vi har vist, at den bedste måde at konstruere biomaterialer, der er stive og klæbrige, er ved at ændre temperaturen frem for ved at omformulere hydrogelerne, "sagde Park.