Forskere udvikler 3D-printet gelé

3D-printbare geler med forbedrede og meget kontrollerede egenskaber kan skabes ved at fusionere netværk i mikro- og nanostørrelse af de samme materialer, der er udnyttet fra tang, ifølge ny forskning fra North Carolina State University. Resultaterne kan have anvendelser i biomedicinske materialer - tænk på biologiske stilladser til dyrkning af celler - og blød robotteknologi.

Beskrevet i journalen Naturkommunikation , resultaterne viser, at disse vandbaserede geler - kaldet homokompositte hydrogeler - er både stærke og fleksible. De er sammensat af alginater - kemiske forbindelser, der findes i tang og alger, der almindeligvis bruges som fortykkelsesmidler og i sårforbindinger.

Sammensmeltning af netværk af forskellig størrelse af det samme alginat eliminerer den skrøbelighed, der nogle gange kan opstå, når forskellige materialer smeltes sammen i en hydrogel, siger Orlin Velev, S. Frank og Doris Culberson Fremragende professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved NC State og tilsvarende forfatter til papiret.

"Vandbaserede materialer kan være bløde og skøre, " sagde han. "Men disse homokompositte materialer - bløde fibrillære alginatpartikler inde i et medium af alginat - er virkelig to hydrogeler i én:en er en partikelhydrogel og en er en molekylær hydrogel. Sammen producerer de et gelélignende materiale, der er bedre end summen af ​​dets dele, og hvis egenskaber kan tunes præcist til formning gennem en 3D-printer til on-demand-produktion."

"Vi forstærker et hydrogelmateriale med det samme materiale, hvilket er bemærkelsesværdigt, fordi det kun bruger ét materiale til at forbedre de overordnede mekaniske egenskaber, " sagde Lilian Hsiao, en assisterende professor i kemi- og molekylærteknik ved NC State og en medforfatter af papiret. "Alginater bruges i sårbandager, så dette materiale kan potentielt bruges som en styrket 3D-printet bandage eller som et plaster til sårheling eller medicinafgivelse."

"Disse typer materialer har potentialet til at være mest nyttige i medicinske produkter, i fødevarer som fortykningsmiddel, eller i blød robotteknologi, " sagde Austin Williams, en af ​​avisens første medforfattere og en kandidatstuderende i Velevs laboratorium.

Fremtidigt arbejde vil forsøge at finjustere denne metode til sammensmeltning af homokompositmaterialer for at fremme 3D-print til biomedicinske applikationer eller biomedicinske injektionsmaterialer, sagde Velev.

"Denne teknik kan have anvendelser med andre typer geler, som dem, der anvendes i belægninger eller i forbrugerprodukter, " sagde Hsiao.