不对称的硬域诱导的坚固的弹性生物相容的自愈水源聚氨用于生物医学应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 生物材料工程 生物材料工程

背景情况:

• 开发具有卓越的机械性能和自我愈合能力的环保和生物相容的水性聚氨 (WPUs) 由于相矛盾的性能要求,提出了重大挑战.
• 现有的WPU经常难以平衡机械强度,形状恢复和自我修复效率,限制了它们在生物医学工程等苛刻领域的应用.

研究的目的:

• 开发一种透明的,可自我修复的WPU弹性体,具有增强的机械性,断裂能量和形状可回收性,使用一种简单的合成方法.
• 为了评估合成的WPU弹性体的血液相容性和体外生物相容性,用于潜在的生物医学应用.
• 调查新型WPU材料的融化可回收性和生物降解特性.

主要方法:

• 通过结合高密度阻碍尿素基键和不对称的环结构 (异二酸盐-异二胺) 来构建WPU的分子工程.
• 使用酸的甘油醇作为硬域内的生物基内部乳化剂.
• 评估机械性能 (强度,性,断裂能量,应变),透明度,自愈效率和形状恢复.
• 使用人类皮肤纤维细胞进行血红相容性测试 (血小板粘附,LDH活性,红细胞溶解) 和体外生物相容性测试 (活/死,Alamar blue).
• 评估融的可回收性和微生物辅助生物降解.

主要成果:

• 实现了透明的WPU弹性体 (80.57-91.48%透明度),具有高的自我愈合效率 (67-76%) 和出色的机械性能,包括3297-6356%的应变.
• 报告了WPU弹性体的最高机械性 (436.1 MJ m-3) 和超高断裂能量 (126.54 kJ m-2),以及良好的形状恢复率 (95%在40秒内).
• 证明了出色的血红相容性和体外生物相容性,具有融再加工性和微生物辅助生物降解.

结论:

• 开发的WPU弹性体,使用特定的化学结构和生物基乳化剂进行工程,克服了传统WPU中财产冲突.
• 该材料表现出透明度,自我愈合,卓越的机械性能,生物相容性和环保特性 (可再加工,可生物降解) 的独特组合.
• 这些发现表明,合成的WPU弹性体具有作为先进生物医学设备的智能生物材料和涂层的巨大潜力.