具有可定制機(jī)械強(qiáng)度和 pH 響應(yīng)性的 3D 打印聚電解質(zhì)復(fù)合物集成互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠

來源： EFL生物3D打印與生物制造

水凝膠因其親水性和在水中溶脹的三維交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)而與眾不同，在許多領(lǐng)域都有令人難以置信的用途。這種多功能性源于水凝膠的獨(dú)特特性--柔軟，可調(diào)整其機(jī)械特性、響應(yīng)行為、生物相容性、生物活性、獨(dú)特的粘彈性、濕潤性和質(zhì)量傳輸能力。由于這些固有特性，水凝膠已被廣泛采用，并將繼續(xù)為各領(lǐng)域的3D打印應(yīng)用帶來顯著優(yōu)勢(shì)。

有鑒于此，來自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的Patrick Théato團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種用于制造互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（IPN）水凝膠的新型三維打印墨水，它巧妙地將透明質(zhì)酸（HA）和殼聚糖（CS）的聚電解質(zhì)復(fù)合物（PEC）與可光交聯(lián)的 P（OEGMA-co-EGDEMA）聚合物結(jié)合在一起。

本文要點(diǎn)：

（1）首先，HA 的羧基被一個(gè)光致弱的鄰硝基芐基修飾，以防止在 3D 墨水配制過程中過早形成 PEC。隨后通過數(shù)字光處理（DLP）進(jìn)行紫外線照射，同時(shí)觸發(fā) HA 羧基的光脫保作用和 OEGMA 交聯(lián)水凝膠的光聚合作用，從而形成 PEC 集成 IPN 水凝膠。

（2）其次，通過核磁共振、紅外光譜、紫外/可見光譜、熱重分析、DSC、掃描電鏡和機(jī)械測(cè)試等綜合表征，對(duì)水凝膠的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和流變特性進(jìn)行了評(píng)估。

（3）最后，通過調(diào)整三維墨水的成分，還能生產(chǎn)出機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量范圍在 1 到 10 kPa 之間的水凝膠。由此產(chǎn)生的 PEC-IPN 水凝膠具有出色的柔韌性、抗壓強(qiáng)度、高應(yīng)變耐受性、pH 值響應(yīng)性和熱穩(wěn)定性。

從本質(zhì)上講，這種方法將天然聚電解質(zhì)與技術(shù)創(chuàng)新完美地融合在一起，從而完善了三維墨水的生產(chǎn)。這種方法可能標(biāo)志著三維材料領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)步，開啟了無數(shù)的應(yīng)用前景。

文章來源：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202400416