Die hidrogelmateriaal kom van seewierdeeltjies van verskillende groottes. Krediet: Orlin Velev, NC State University
Hidrogels smelt twee fisiese vorms van dieselfde seewiermateriaal saam vir sterkte, buigsaamheid.
3D-drukbare gels met verbeterde en hoogs beheerde eienskappe kan geskep word deur mikro- en nano-grootte netwerke van dieselfde materiale wat van seewier ingespan word saam te voeg, volgens nuwe navorsing van Noord-Carolina State University. Die bevindinge kan toepassings hê in biomediese materiale - dink aan biologiese steiers vir groei van selle - en sagte robotika.
Beskryf in die joernaal Nature Kommunikasie, Die bevindinge toon dat hierdie water-gebaseerde gels - genaamd homocomposite hidrogels - beide sterk en buigsaam is. Hulle bestaan uit alginate - chemiese verbindings wat in seewier en alge voorkom wat algemeen as verdikkingsmiddels en in wondverband gebruik word.
Die samesmelting van verskillende skaalnetwerke van dieselfde alginaat elimineer die broosheid wat soms kan voorkom wanneer verskillende materiale saamgevoeg word in 'n hidrogel, sê Orlin Velev, S. Frank en Doris Culberson Vooraanstaande Professor van Chemiese en Biomolekulêre Ingenieurswese by NC State en ooreenstemmende skrywer van die koerant.
"Water-gebaseerde materiale kan sag en bros wees," het hy gesê. "Maar hierdie homo-saamgestelde materiale - sagte fibrillêre alginaatdeeltjies binne 'n medium van alginaat - is eintlik twee hidrogel in een: een is 'n deeltjie hidrogel en een is 'n molekulêre hidrogel. Saamgesmelt produseer hulle ’n jellieagtige materiaal wat beter is as die som van sy dele, en waarvan die eienskappe presies ingestel kan word om deur ’n 3D-drukker te vorm vir vervaardiging op aanvraag.”
"Ons versterk 'n hidrogelmateriaal met dieselfde materiaal, wat merkwaardig is omdat dit net een materiaal gebruik om die algehele meganiese eienskappe te verbeter," sê Lilian Hsiao, 'n assistent-professor in chemiese en molekulêre ingenieurswese by NC State en 'n mede-outeur van die papier. "Alginate word in wondverband gebruik, so hierdie materiaal kan moontlik gebruik word as 'n versterkte 3D-gedrukte verband of as 'n pleister vir wondgenesing of dwelmaflewering."
"Hierdie tipe materiale het die potensiaal om die nuttigste te wees in mediese produkte, in voedselprodukte as 'n verdikkingsmiddel, of in sagte robotika," sê Austin Williams, een van die koerant se eerste mede-outeurs en 'n gegradueerde student in Velev se laboratorium.
Toekomstige werk sal poog om hierdie metode van samesmelting van homo-saamgestelde materiale te verfyn om 3D-drukwerk vir biomediese toepassings of biomediese inspuitingsmateriaal te bevorder, het Velev gesê.
"Hierdie tegniek kan gebruik word met ander soorte gels, soos dié wat in coatings of in verbruikersprodukte gebruik word," het Hsiao gesê.
Verwysing: "Drukbare homosamegestelde hidrogels met sinergisties versterkte molekulêre-kolloïdale netwerke" deur Austin Williams, Sangchul Roh, Alan Jacob, Lilian Hsiao, Orlin D. Velev en Simeon Stoyanov, 14 Mei 2021, Nature Kommunikasie.
DOI: 10.1038/s41467-021-23098-9
Voormalige NC State Ph.D. student Sangchul Roh is die ander eerste mede-outeur van die koerant. Mede-outeur Simeon Stoyanov van Wageningen Universiteit het deelgeneem aan die konsepsie van die nuwe materiaal.
Die navorsing word befonds deur die Nasionale Wetenskapstigting onder toekennings CMMI-1825476, CBET-1804462 en ECCS-2025064.
