软,可变形的聚氨-酸纳米粒子作为动态交叉连接器,用于构建3D生物打印水凝
Yung-Chen Chang1, Tsai-Yu Chen1, Yi-Ming Sun2
1Institute of Polymer Science and Engineering, National Taiwan University, Taipei 106319, Taiwan, Republic of China.
ACS applied materials & interfaces
|July 8, 2025
概括
柔软,可变形的纳米粒子增强了3D水凝打印. 圆形聚氨纳米颗粒通过在凝过程中延长和密集打包来提高水凝的堆叠性和光线分辨率,从而导致更好的3D生物打印油墨.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 通过结合纳米粒子,可以提高水凝打印能力.
- 柔软,可变形的纳米粒子对水凝网络打印能力的影响仍未得到充分研究.
研究的目的:
- 研究软,动态纳米交叉连接器在构建3D生物打印水凝中的作用.
- 探索纳米粒子形态和变形如何影响水凝特性和可打印性.
主要方法:
- 合成两个酸功能化聚氨 (PU) 纳米颗粒 (PUB和PUB') 具有不同的软片组合.
- 使用小角度X射线散射 (SAXS) 进行纳米粒子形态的表征.
- 通过动态点击化学与PUB或PUB'交叉连接的聚乙烯糖醇水凝的制造和机械测试 (剪切模量,爬行阻力).
- 使用160微米喷嘴评估3D打印能力,包括可堆叠性和光线分辨率,使用160微米喷嘴.
- 时间解析的SAXS分析,观察凝过程中的纳米粒子行为.
- 在水凝中评估内皮细胞活性的评估.
主要成果:
- 与球形PUB纳米颗粒 (仅PCL) 相比,PUB'纳米颗粒具有混合软片段 (PCL/PDLLA/PHB),具有圆形,并增强水凝剪切模量和爬行阻力.
- 基于PUB的水凝显示出卓越的3D打印能力,包括更好的堆叠性和光线分辨率.
- 时间解析的SAXS显示PUB'纳米粒子在凝过程中延长并保持圆形状,导致高包装密度 (38%).
- 在凝过程中,PUB纳米颗粒会变平,从而降低包装密度 (18%).
- 在两种水凝类型中,内皮细胞活力仍然很高 (~92%).
结论:
- 软纳米粒子形态及其在凝过程中的动态变形显著影响动态自愈水凝的包装密度和3D堆叠性.
- 在凝过程中延长和保持形状的圆形PU-酸纳米颗粒对于设计高性能3D水凝油墨具有增强的打印能力至关重要.
- 颗粒包装密度是优化生物打印应用3D水凝油墨设计的关键因素.
