To-foton polymerisation af PEGda hydrogel mikrostruktur

Fremstillingen af ​​hydrogel-stilladser med formhukommelse kræver ikke kun biokompatibilitet, mikrometer opløsning, høj mekanisk styrke, men kræver også en lav polymerisationstærskel i miljø med højt vandindhold for at inkorporere mikrostrukturer med biologiske væv. Mod dette mål, forskere fra Kina og Australien udviklede en ny hydrogelformel, der fuldt ud opfylder dette mål og demonstrerede vandreagerende strukturer med en form-hukommelseseffekt i en mikrometer skala. Dette arbejde er af betydning for udviklingen af ​​fremtidige reversible mikroenheder inden for biomedicinsk teknik.

Tredimensionel (3-D) direkte laserskrivning (DLW) baseret på to-foton polymerisation (TPP) er en avanceret teknologi til fremstilling af præcise 3-D hydrogel mikro- og nanostrukturer til applikationer inden for biomedicinsk teknik. Især, brugen af ​​synlige lasere til 3-D DLW af hydrogeler er fordelagtig, fordi den muliggør høj fabrikationsopløsning og fremmer sårheling. Polyethylenglycoldiacrylat (PEGda) har været meget udbredt i TPP -fremstilling på grund af dets høje biokompatibilitet. Imidlertid, den høje lasereffekt, der kræves i 3-D DLW af PEGda-mikrostrukturer, der bruger en synlig laser i et miljø med højt vandindhold, begrænser dets anvendelser til kun dem, der er under det biologiske lasersikkerhedsniveau.

I et nyt papir udgivet i Let avanceret fremstilling , et hold forskere, ledet af professor Min Gu fra Center for Kunstig Intelligens Nanofotonik, University of Shanghai for videnskab og teknologi, og State Key Laboratory of Bioelectronics, Sydøst Universitet, Kina, og kolleger fra Laboratory of Artificial-Intelligence Nanophotonics, RMIT University, Australien, har udviklet en formel for en TPP-hydrogel baseret på 2-hydroxy-2-methylpropiophenon (HMPP), og PEGda blev udviklet til fremstilling af 3-D DLW-mikrostrukturer ved en lav tærskeleffekt (0,1 nJ pr. laserpuls ved en skrivehastighed på 10 μm · s ^-1 ) i et miljø med højt vandindhold (op til 79%) ved hjælp af en grøn laserstråle (535 nm).

Baseret på disse fremragende egenskaber ved denne hydrogelformel, en ny formhukommelsesmikrostruktur 'ottekanter til firkanter' blev designet og fremstillet i et miljø med højt vandindhold. På grund af den reagerende effekt af hydrogel til vand, mikrostrukturen kan ændre sin form sammen med ændringen af ​​vandindholdet i mikro-miljøet. Udover, mikrostrukturen viste også en meget robust reversibilitet. Hydrogelformlen og form-hukommelsesmikrostrukturen kan understøtte forskellige former for applikationer inden for biomedicinsk teknik. Disse forskere opsummerer princippet om, at det nye lysfølsomme materiale er udviklet efter:

"PEGda er et meget typisk hydrogelmateriale og er blevet udbredt i mange applikationer inden for biomedicinsk teknik, på grund af dets høje biokompatibilitet og ikke -toksicitet for biologiske væv. Fotoinitiatoren:2-hydroxy-2-methylpropiophenon (HMPP) er en slags meget almindeligt anvendt fotoinitiator til enkeltfoton ultraviolet lys litografi, men er ikke blevet brugt til synlige lyskilder (grøn) i TPP baseret på 3- D DLW. Vi valgte dette materiale, fordi det kan tilfredsstille behovene for fremtidig 3-D DLW:sub-mikrometer fabrikationsopløsning; stærk mekanisk stabilitet; højt polymerisationsforhold i miljøer med højt vandindhold, hvilket vil reducere lasertærskeleffekten, der er nødvendig for TPP -fremstilling; og understøtter synlig lysbølgelængde som den arbejdende laserkilde. "

"Det præsenterede materiale kan bruges til at fremstille forskellige mikrostrukturer ved hjælp af 3D-DLW med lav effekt. Og det vil blive brugt i en lang række applikationsscenarier, for eksempel, vi kan fremstille mikrostrukturer med biologisk væv på stedet, og derefter kontrollere former for mikrostrukturen ved hjælp af form-hukommelseseffekten. Dette gennembrud kan åbne et nyt sted for fremtidige reversible mikrostrukturer i kontrol af biologiske væv og ville være en nyttig platform for forskere til at studere biologiske vævs adfærd og funktioner. "Forudsiger forskerne.