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青岛3D打印水凝胶在医疗行业的应用(yòng)
发布时间:2022-02-12    浏览人次:606次
青岛3D打印在医疗方面的应用(yòng)越来越广泛,常见的像植入物(wù)、手术导板或假肢。通常涉及到一些治疗难度较高的疾病,青岛3D打印往往能(néng)够提供有(yǒu)效的解决方案。像3D打印头盖骨之类的。 

而如今澳大利亚科(kē)學(xué)家正在Marc in het Panhuis的带领下,正在研究一种青岛3D打印医疗创新(xīn)技术,可(kě)以用(yòng)来帮助每个人。In het Panhuis是卧龙岗(Wollongong)大學(xué)化學(xué)副教授和软性材料组组長(cháng)。他(tā)正在和团队一起开发一种充满了传感器的3D打印水凝胶,这种水凝胶可(kě)以进入我们身體(tǐ)的任何部位。

In het Panhuis教授解释说,他(tā)们的产品主要由在青岛3D打印基质中的可(kě)食用(yòng)電(diàn)子器件组成,据了解,这些产品“可(kě)以执行某种功能(néng),然后消失。”这种“软机器人”通常需要用(yòng)水凝胶(具备一定的机械性能(néng))运送传感器。不幸的是,用(yòng)水凝胶进行3D打印相当复杂,因為(wèi)它们太软了。 

因此,In het Panhuis教授研究的部分(fēn)内容就是寻找一种方法使水凝胶效率更高、导電(diàn)、更硬、更持久。这对于当前正在进行的多(duō)种前沿研究领域都有(yǒu)帮助,包括仿生植入物(wù)、传感器、控释系统和软机器人等。 

幸运的是,In het Panhuis的研究小(xiǎo)组发现,这些凝胶可(kě)通过混合两种不同的聚合物(wù)变得强度更高。 他(tā)们碰到了各种各样的的组合可(kě)以创造出这些必要的分(fēn)子链接,比如明胶与京尼平(genipin)、结冷胶(gellan gum,通常在厨房使用(yòng))与氯化钠。这样的组合可(kě)生成更强、更坚实的凝胶,这种凝胶可(kě)用(yòng)于大量应用(yòng)。虽然3D打印的水凝胶已经非常导電(diàn)(其主要成份是水),但在加入钠离子后,它们的导電(diàn)性更佳。“氯化铯的导電(diàn)性比氯化钠更好,但它是不可(kě)使用(yòng)的材料。” 

这些可(kě)用(yòng)的材料能(néng)够出色地承载青岛3D打印的传感器。虽然In het Panhuis和他(tā)的团队还没有(yǒu)真正接近实现一个可(kě)打印和有(yǒu)效的传感器,而且这些传感器能(néng)够胜任什么任務(wù)还不清楚,但研究团队已经将其作為(wèi)未来七年的研究目标之一。 

不过,本周在波士顿举行的材料研究學(xué)会秋季会议上,In het Panhuis描绘了他(tā)们试图达到的愿景。在演讲过程中,In het Panhuis描述了这些传感器如操作和摄入。依托其第四代3D生物(wù)打印机,这些水凝胶可(kě)以青岛3D打印并包含各种可(kě)调的電(diàn)子元件和传感器。这种水凝胶混合物(wù),在冷却后,可(kě)以作為(wèi)一种果冻被简单地吞下。然后,传感器就开始干活了,比如根据预先设定的程序,他(tā)们可(kě)以检查您的肠子的状况,然后通过一种尚未明确的技术将数据传递到外部设备。一旦任務(wù)完成,无害的传感器就此消失。 


水凝胶的应用(yòng):

      伤口是由于外界影响而导致皮肤的缺陷或破坏,伤口不及时得到有(yǒu)效的处理(lǐ)则会导致可(kě)能(néng)导致感染、发炎以及水肿等后果。使用(yòng)伤口敷料则是用(yòng)于伤口愈合的一个有(yǒu)效办法。理(lǐ)想的伤口敷料能(néng)够吸收伤口的渗出物(wù)和毒素,并能(néng)保持良好的防潮性能(néng),此外还应具有(yǒu)保护伤口免于外部感染,防止伤口处累计过多(duō)的热量,具有(yǒu)良好的透气性。伤口的愈合还经常由于脱水、感染、坏死、水肿等因素阻碍伤口的愈合。
      目前伤口敷料主要使用(yòng)的材料是水凝胶。水凝胶内部含有(yǒu)大量的水分(fēn),能(néng)够為(wèi)伤口提供水份有(yǒu)助于伤口处的清理(lǐ),增加胶原酶的数量和水分(fēn)的含量。同时,水凝胶可(kě)以通过内部交联的聚合物(wù)链的扩张来吸收渗出物(wù)中的细菌、碎屑以及臭味分(fēn)子。水份和氧气可(kě)以通过水凝胶传送到伤口处,对于治疗褥疮、下肢溃疡、创伤坏死、以及割伤具有(yǒu)显著疗效。由于水凝胶的冷却和保湿效果,其在治疗烧伤方面发挥了很(hěn)大的作用(yòng)。
       Shah 等将棉材料的纱布或其他(tā)纤维质的基材浸入热塑性树脂中制备了水凝胶。树脂包括 A-B-A 嵌段共聚物(wù),多(duō)嵌段共聚物(wù),接枝共聚物(wù)以及共混聚合物(wù),每种树脂都有(yǒu)亲水性组分(fēn)(例如聚环氧乙烷或聚羟甲基丙烯酸酯)和疏水性组分(fēn)(如聚苯乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯)。水凝胶表现出微相分(fēn)离,疏水性部分(fēn)不溶于水,其余部分(fēn)则可(kě)以溶胀。这种敷料既可(kě)以吸收伤口处的渗出物(wù),同时又(yòu)避免了与伤口表面的粘附。