企业新闻NEWS

3D打印水凝胶支架技术的研究

更新时间: 2019-09-26 09:37:58  查看次数: 587    
       基于喷嘴的3D打印技术能够成型具有精细结构的水凝胶支架,支架的线宽可达200μm,孔隙率最高可达64.7%,内部具有相互贯通的三维通孔结构。通过调节3D打印机的设备参数能够影响水凝胶支架的精度,支架的精度随VS:VN的减小而增大,并且通过计算机对水凝胶支架结构模型的设计,通过该方法能够成型不同结构的水凝胶支架;该技术对溶胶具有选择性,溶胶须满足零剪切黏度大于10000Pa·s,当剪切速率达到10s-1时,其剪切速率小于100Pa·s;同时溶胶还须满足,低频时,G’>G”,高频时,G’<G”,才能够适合进行挤出并3D堆积成型。水凝胶支架的压缩模量随孔隙率的升高而降低,并且水凝胶支架的压缩模量比同样配比的块体水凝胶的压缩模量低。这是由于块体水凝胶的宏观网络较水凝胶支架更为致密,并且水凝胶支架的木堆结构能够耗散部分外力的作用,使水凝胶支架表现出比块体水凝胶较好的压缩回弹性能。


       低速(10-6~10-3m/s)时,由于与基板的接触面积不同,水凝胶支架的摩擦力随孔隙率的增加稍有降低;高速(10-2~1m/s)时,由于摩擦行为转变为流体动力润滑,孔隙率对支架摩擦力影响不明显。在低载荷下,块体水凝胶与基板接触时,容易产生捕获水,当摩擦速率较低时(10-6~10-3m/s),捕获水能够在水凝胶表面与基板时间随机自由移动,从而导致块体水凝胶的摩擦行为具有不稳定性;而水凝胶支架由于其内部的相互贯通的三维通孔结构,在与基板接触时,不易产生捕获水,使得摩擦行为具有重复性。当增加载荷时,块体水凝胶与基板支架的捕获水在外力的作用下被排挤出去,使得块体水凝胶的摩擦稳定性提高。在相同载荷下,SA水凝胶支架的摩擦力较SiO2/PVA水凝胶支架小。


       SiO2/PVA水凝胶支架与SA水凝胶支架均能够支持细胞的生长与粘附,支架内部相互贯通的三维通孔结构有利于细胞培养液与细胞代谢废液的流通,能够促支架上细胞的增殖;SA水凝胶支架的细胞粘附性较SiO2/PVA水凝胶支架好,并且SA水凝胶支架上细胞的增殖速率比SiO2/PVA水凝胶支架上的细胞增殖速率大。SA水凝胶支架的生物性能较SiO2/PVA水凝胶支架更为优异。


       水凝胶作为功能材料还具有环境的响应性,选用具有环境响应性的水凝胶材料作为支架的材料,成型得到具有环境响应性的4D水凝胶支架,实现水凝胶支架的智能化,对水凝胶支架的研究具有重要意义。