Гідрогелевий матеріал походить із частинок морських водоростей різного розміру. Авторство: Орлін Велєв, Державний університет NC
Гідрогелі поєднують дві фізичні форми одного і того ж матеріалу водоростей для міцності та гнучкості.
Згідно з новим дослідженням, гелі для 3D-друку з покращеними та висококонтрольованими властивостями можуть бути створені шляхом об’єднання мікро- та нанорозмірних мереж із тих самих матеріалів, отриманих із морських водоростей. Державний університет Північної Кароліни. Висновки можуть мати застосування в біомедичних матеріалах — подумайте про біологічні каркаси для вирощування клітин — і м’якій робототехніці.
Описано в журналі Природа зв'язку, результати показують, що ці гелі на водній основі — так звані гомокомпозитні гідрогелі — одночасно міцні та гнучкі. Вони складаються з альгінатів — хімічних сполук, що містяться в морських водоростях і водоростях, які зазвичай використовуються як загущувачі та в пов’язках для ран.
Об’єднання мереж різного розміру одного і того ж альгінату разом усуває крихкість, яка іноді може виникати, коли різні матеріали об’єднуються разом у гідрогель, говорить Орлін Велев, С. Франк та Доріс Калберсон, заслужений професор хімічної та біомолекулярної інженерії в штаті Північна Кароліна та відповідний автор статті.
«Матеріали на водній основі можуть бути м’якими та крихкими», – сказав він. «Але ці гомокомпозитні матеріали — м’які фібрилярні частинки альгінату в середовищі альгінату — насправді є двома гідрогелями в одному: один — це гідрогель, а інший — молекулярний гідрогель. Об’єднані разом, вони створюють желеподібний матеріал, який кращий, ніж сума його частин, і чиї властивості можна точно налаштувати для формування за допомогою 3D-принтера для виробництва на вимогу».
«Ми зміцнюємо гідрогелевий матеріал тим же матеріалом, що приголомшливо, оскільки він використовує лише один матеріал для покращення загальних механічних властивостей», — сказала Ліліан Сяо, доцент кафедри хімічної та молекулярної інженерії в штаті NC та співавтор дослідження. папір, документ. «Альгінати використовуються в пов’язках для ран, тому цей матеріал потенційно можна використовувати як посилений 3D-друкований пов’язок або як пластир для загоєння ран або доставки ліків».
«Ці типи матеріалів можуть бути найбільш корисними в медичних виробах, у харчових продуктах як загусник або в м’якій робототехніці», — сказав Остін Вільямс, один із перших співавторів статті та аспірант лабораторії Велева.
Майбутня робота буде намагатися точно налаштувати цей метод злиття гомокомпозитних матеріалів для просування 3D-друку для біомедичних застосувань або біомедичних ін’єкційних матеріалів, сказав Велев.
«Ця техніка може використовуватись з іншими типами гелів, як-от ті, що використовуються в покриттях або в споживчих продуктах», — сказав Сяо.
Довідка: «Друковані гомокомпозитні гідрогелі з синергетично посиленими молекулярно-колоїдними мережами» Остін Вільямс, Сангчул Ро, Алан Джейкоб, Ліліан Сяо, Орлін Д. Велев та Симеон Стоянов, 14 травня 2021 р., Природа зв'язку.
DOI: 10.1038/s41467-021-23098-9
Колишній доктор філософії штату NC Студент Сангчул Ро є іншим першим співавтором статті. У розробці нового матеріалу взяв участь співавтор Симеон Стоянов з Університету Вагенінгена.
Дослідження фінансується Національним науковим фондом за грантами CMMI-1825476, CBET-1804462 та ECCS-2025064.
