可定制的乙烯基基聚合物,用于数字光处理的精度:生物医学应用的多功能解决方案.
Nele Pien1, Nicolas Deroose2, Marguerite Meeremans1
1Polymer Chemistry & Biomaterials Group, Centre of Macromolecular Chemistry, Department of Organic and Macromolecular Chemistry, Ghent University, Krijgslaan 281 Building S4, 9000 Ghent, Belgium; Veterinary Stem Cell Research Unit, Department of Translational Physiology, Infectiology and Public Health, Faculty of Veterinary Medicine, Ghent University, Salisburylaan 133, 9280 Merelbeke, Belgium.
研究人员为先进的组织工程支架开发了新的烯酸结合基聚合物 (AUPs). 这些可调节的生物材料可以精确控制物理化学性质,增强用于软骨组织工程等应用的数字光处理制造.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 聚合物化学 聚合物化学
- 数字制造 数字制造 数字制造
背景情况:
- 生物工程利用聚合物支架进行组织复制,数字光处理 (DLP) 是一个关键的制造技术.
- 生物材料特性和处理能力的局限性阻碍了DLP在组织工程中的全部潜力.
- 存在对多功能生物材料的需求,这些生物材料允许精确调整物理化学性质,以实现先进的CAD/CAM仿真.
研究的目的:
- 引入烯酸结合基聚合物 (AUP) 作为基于DLP的组织工程的新型光交联材料.
- 研究聚合物骨干 (PEG与PPG) 和末盖功能 (di-与六烯酸盐) 对材料性能的影响.
- 评估用于定制脚手架制造的AUP的可加工性,机械特性和生物相容性.
主要方法:
- 四种AUP变体 (UPEG2,UPEG6,UPPG2,UPPG6) 的合成,通过不同的PEG/PPG骨干和二/六烯酸末盖.
- 物理化学性质 (膨胀,接触角度,交联动力学,模量) 和体外生物相容性的全面表征.
- 对每个合成材料的DLP处理进行参数研究,以评估可打印性和支架完整性.
主要成果:
- 增加烯酸盐含量 (2至6) 减少了胀,降低了水接触角度,加速了交叉连接,并增加了Young的模块.
- 基于PPG的聚合物与基于PEG的对应物相比,表现出较低的胀,缺乏结晶性和较慢的动力学.
- 用DLP打印的脚手架显示了可调节的刚度 (0.45.3 MPa),在干燥/膨胀状态下保持了结构完整性,并证实了生物相容性.
结论:
- 通过调整骨干化学和烯酸盐功能,AUP提供可调整的物理化学和机械性能.
- 这些材料适合DLP制造,可实现定制的3D脚手架,可控制尺寸和机械性能.
- 开发的AUP显示了各种生物医学应用的重大前景,特别是在软骨组织工程中.
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