3D打印水凝胶的应用领域

    将3D打印与智能技术结合在一起，带来了一些惊人的创新，现在，来自罗格斯大学的研究人员已经开发出一种3D打印智能凝胶，能够抓取物体，移动它们，甚至可以在水下行走。很明显，罗格斯大学的这项新发明，它有一些独特的水凝胶经验，在软机器人和生物医学领域有各种各样的应用。例如，3D打印智能凝胶可能是制造人造心脏、胃和其他肌肉的第一步，以及疾病诊断设备和药物检测和交付。
    组织工程是水凝胶一个较新的应用领域，水凝胶可以作为组织工程的工程支架运输生物活性物质并为组织的形成提供一定的空间结构。合成类水凝胶如聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚富马酸丙二醇酯以及天然高分子水凝胶如琼脂糖、藻酸盐、脱乙酰壳多糖、胶原、纤维蛋白、明胶、透明质酸均可适用于组织工程。
    组织工程这一概念的提出为解决这一难题提供了新的思路和方法，利用患者自身的细胞进行体外培养得到新的组织或器官，将新得到的组织或器官移植到患者体内，这一方法不仅解决了组织供体的不足，利用患者自身细胞进行培养得到的组织也不会引起患者的组织排异反应。组织或器官可以有多种方法进行处理得到，其中利用患者自身的细胞和聚合物支架结合培养得到组织或器官的方法引起了广泛的关注。通过这种方法，利用从人体内的活检组织中分离出来的组织特异性细胞，将这些细胞在三维聚合物支架上进行培养，这些支架类似组织中的天然细胞外基质，为新组织的形成提供了空间，并且有效的控制了功能化组织的结构和功能。目前，利用这种方法处理得到了许多组织，包括动脉、膀胱、皮肤、软骨、骨骼、韧带、肌腱，并且其中很多组织即将进行临床应用。
    聚合物支架几乎是所有组织工程的一个关键因素，理想的组织工程支架能够拥有细胞外基质的仿生结构，这种支架主要具有三个功能：1、提供一个能够塑造再生组织的空间。2、能够充当功能组织的临时替代物。3、能够引导组织向内生长。所以，组织功能支架的设计必须满足以下基本的要求才能够被临床应用：较高的孔隙率（最好是能够完全的相互贯通是细胞培养液以及细胞代谢废液能够在支架内部流动）；相对应的几何构型与尺寸；支架材料可生物降解；在组织的预处理时间段内能够保持良好的机械性能；构成组织工程支架的材料有良好的生物相容性（支架与组织细胞之间有良好的相互作用）；易于加工成型。
    组织工程支架，由于在体内培养的过程中，不可避免的会与内环境中的其它组织和器官进行接触，因此对组织工程支架的生物理化性质以及力学性质提出了要求，但这些通过材料的选择、配比、以及预处理和后处理的改性操作，都较为容易实现；但需要注意的是，作为载体的组织工程支架应以临床为最终目的，能够适用于不同的患者以及不同的症状，其宏观以及微观结构必须能够因人而异具有可调控性。与组织工程几乎同时出现的快速成型技术（Rapid prototyping）为这一难题提供了新的解决途径。该技术基于离散-堆积原理，是高柔性的数字化加工方法。通过图像识别获得断层扫描数据，将三维结构转化为数字化器官模型，再利用快速成型技术，就可以制备出既有精确解剖学形态，又有较高精密度和孔隙率的仿生支架，从而能够为细胞的生存提供最合理的空间和充足的营养供给。同时，水凝胶作为一种性能优异的生物材料已经广泛应用于生物医药领域。

长春3D打印

更新时间: 2019-09-23 14:31:24 查看次数: 580