具有可定制機械強度和 pH 響應性的 3D 打印聚電解質復合物集成互穿網絡水凝膠

來源： EFL生物3D打印與生物制造

水凝膠因其親水性和在水中溶脹的三維交聯聚合物結構而與眾不同，在許多領域都有令人難以置信的用途。這種多功能性源于水凝膠的獨特特性--柔軟，可調整其機械特性、響應行為、生物相容性、生物活性、獨特的粘彈性、濕潤性和質量傳輸能力。由于這些固有特性，水凝膠已被廣泛采用，并將繼續(xù)為各領域的3D打印應用帶來顯著優(yōu)勢。

有鑒于此，來自德國卡爾斯魯厄理工學院的Patrick Théato團隊報道了一種用于制造互穿聚合物網絡（IPN）水凝膠的新型三維打印墨水，它巧妙地將透明質酸（HA）和殼聚糖（CS）的聚電解質復合物（PEC）與可光交聯的 P（OEGMA-co-EGDEMA）聚合物結合在一起。

本文要點：

（1）首先，HA 的羧基被一個光致弱的鄰硝基芐基修飾，以防止在 3D 墨水配制過程中過早形成 PEC。隨后通過數字光處理（DLP）進行紫外線照射，同時觸發(fā) HA 羧基的光脫保作用和 OEGMA 交聯水凝膠的光聚合作用，從而形成 PEC 集成 IPN 水凝膠。

（2）其次，通過核磁共振、紅外光譜、紫外/可見光譜、熱重分析、DSC、掃描電鏡和機械測試等綜合表征，對水凝膠的結構、形態(tài)和流變特性進行了評估。

（3）最后，通過調整三維墨水的成分，還能生產出機械強度和彈性模量范圍在 1 到 10 kPa 之間的水凝膠。由此產生的 PEC-IPN 水凝膠具有出色的柔韌性、抗壓強度、高應變耐受性、pH 值響應性和熱穩(wěn)定性。

從本質上講，這種方法將天然聚電解質與技術創(chuàng)新完美地融合在一起，從而完善了三維墨水的生產。這種方法可能標志著三維材料領域的一個關鍵進步，開啟了無數的應用前景。

文章來源：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202400416