研究者開發(fā)出全新3D打印超強水凝膠可修復軟骨損傷

水凝膠是一種具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的神奇材料，用途非常廣泛。由于具備與人類自然組織相似的彈性和強度，這種生物材料可以通過3D打印被制成人體中的承載性部分，比如膝蓋軟骨，從而減少因運動傷而造成的關(guān)節(jié)置換。近日，美國德克薩斯州的一支團隊就研發(fā)出了一種3D打印水凝膠的新技術(shù)，可令其耐用性和加工控制的精確度顯著增強。

關(guān)節(jié)軟骨是人類身體中相當重要的部分，因為它們的作用，比如吸收沖擊、連接和順滑運動都是正常生活所必需的。但是一些運動或意外傷害會對它們造成損傷。而這些軟骨沒有自愈能力，只會隨著時間的流逝逐漸碎裂，最后造成關(guān)節(jié)硬化、炎癥，以及運動能力喪失等一系列嚴重后果。一旦出現(xiàn)這樣的情況，人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)是唯一的辦法。然而，由于供體短缺和生物相容性的問題，十分成功的移植非常稀少。

為了解決這一痛點，德州科技大學與德州農(nóng)工大學的研究者們將目光轉(zhuǎn)向了生物3D打印與生物相容性材料。這二者的結(jié)合能夠創(chuàng)造出復雜的組織和細胞支架，同時也可替代稀少的人類捐獻者。于是最終，我們就見到了上面所說的3D打印水凝膠技術(shù)。

據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，由于低粘度和較大的凝膠溫度范圍，此前，精確的3D打印瓊脂水凝膠從未成功過，而此次的新型技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)“超級強韌瓊脂雙倍網(wǎng)絡(luò)水凝膠的成功精確3D打印”是因為研究者向松散的凝膠網(wǎng)絡(luò)中添加了海藻酸鈉。這不但令凝膠變得更加結(jié)實堅韌，而且令其能夠在打印過程中保持精確的形狀，從而在提高油墨粘度的同時改善了精確加工控制時流變特性的作用。

此外，研究人員還通過將水凝膠沒入氯化鈣溶液向其結(jié)構(gòu)中引入了鈣離子。這些離子與海藻酸鈉發(fā)生了交聯(lián)作用，從而進一步增強了水凝膠的強度。由此產(chǎn)生的水凝膠不僅在抗拉強度上超越了其它任何一種水凝膠，而且可以完美契合人類軟骨的自然形狀。

可以想象，一旦技術(shù)成熟，這種3D打印水凝膠技術(shù)必定將在全世界普及，從而為軟骨受損的患者帶去福音。

via 3ders