研究人員開發用於生物醫學材料和軟體機器人的3D打印凝膠

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根據北卡羅來納州立大學的新研究，通過合並來自海藻的相同材料的微米和納米大小的網絡，可以創造出具有改進和高度控制特性的3D打印凝膠。這些發現可以應用於生物醫學材料--想想用於生長細胞的生物支架和柔性機器人。

在《自然通訊》雜志上描述的研究結果顯示，這些水基凝膠，又稱為同質水凝膠既堅固又有彈性，它們由海藻酸鹽組成，這是在海藻和藻類中發現的化合物，通常被用作增稠劑和傷口敷料。

北卡羅來納州立大學化學和生物分子工程系的S.Frank和Doris Culberson特聘教授、該論文的通訊作者Orlin Velev說，將同一海藻酸鹽的不同規模網絡合並在一起，消除了不同材料合並在一起的水凝膠有時可能出現的脆弱性。

水基材料可能是軟而脆的，但是這些同質複合材料--柔軟的纖維狀海藻酸顆粒在海藻酸的介質內，實際上是兩種水凝膠的結合：一種是顆粒水凝膠，一種是分子水凝膠。它們合並在一起，產生了一種果凍狀的材料，其特性可以通過3D打印機按需制造，精確地調整成型。

"我們正在用同樣的材料加固水凝膠材料，這很了不起，因為它只用一種材料來改善整體機械性能，"北卡羅來納州立大學化學和分子工程系助理教授、該論文的共同作者Lilian Hsiao說。"藻酸鹽被用於傷口敷料，所以這種材料有可能被用作強化的3D打印繃帶，或作為傷口愈合或藥物輸送的覆蓋物。"

"這些類型的材料有可能在醫療產品中最有用，在食品中作為增稠劑，或在軟體機器人中最有用，"該論文的第一共同作者之一、Velev實驗室的一名研究生Austin Williams說。

Velev說，未來的工作將嘗試微調這種合並同質材料的方法，以推進3D打印的生物醫學應用或生物醫學填充材料，這項技術可能會用於其他類型的凝膠，比如那些用於塗料或消費產品的凝膠。