新型光敏水凝胶着眼于生物医学应用领域

3D打印的可移植器官听起来可能像科幻小说,但由于圣路易斯华盛顿大学高分子化学的进步,它们可能成为现实。

Jonathan Barnes巴恩斯

响应stimuli的水凝胶是一类广泛的软材料,当施加某些外部触发器时,它们的机械性能会发生变化。去年,来自乔纳森·巴恩斯实验室的研究人员,他是艺术与科学学院的化学助理教授一种新型的人造分子肌肉是由一种聚合物制成的,这种聚合物在蓝光照射下会变色并收缩。类似的材料有广泛的应用前景,特别是在医药方面。

在最近发表在ACS应用材料杂志上的一项新研究中在界面方面,巴恩斯实验室提出了一种新型的反应性聚合物,它可以激活凝胶中非常精确的位置,而不是全部。

这篇论文的主要作者、巴恩斯实验室的博士后研究员Faheem Amir报告了几个领域的成功。他说:“这一过程显著提高了柔软材料的硬度、抗拉强度和断裂前的伸长率,所有这些都可以通过在水中氧化和膨胀来轻松逆转。”水凝胶还允许精确的空间分辨率和控制激活发生的位置,该团队通过对美国国旗的设计进行光处理来说明这一点。

Photopatterned American flag fades from hydrogel over time

随着时间的推移和暴露在空气中的时间的增加,水凝胶中的光结构逐渐消失。(图片由巴恩斯实验室提供)

既然研究人员已经对水凝胶的激活进行了空间控制,他们可以转而优化水凝胶,使其用于生物医学应用。为此,巴恩斯正在与华盛顿大学医学院的Moe R. Mahjoub合作。

研究人员下一步的重点是证明水凝胶足够耐用,可以支持细胞悬浮在3D基质中的应用。在三维细胞培养中,激活特定区域是成功培养组织的关键一步。对这种材料的进一步改进将包括利用其他波长的光来激活它,如红外线,这将允许通过人体组织的非侵入性激活。

更多信息请访问化学网站。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2019/10/new-photo-responsive-hydrogels-developed-with-eye-on-biomedical-applications/

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