Учени от Университета на Вирджиния са разработили нов материал за 3D печат с висока еластичност и отлична съвместимост с човешката имунна система, съобщава Advanced Materials. Откритието може да преобрази трансплантацията на органи, системите за доставяне на лекарства и дори някои технологии за батерии.

Нов подход към познат материал: полиетиленгликол (PEG)

Основата на новия материал е полиетиленгликол (PEG) – широко използван в биомедицината полимер, известен с безопасността си. Досегашните производствени методи обаче водят до крехкост: след омрежване във водна среда и изсушаване материалът кристализира и губи разтегливостта си.

Омрежването, ключов процес в полимерната химия, свързва полимерните вериги в триизмерна структура. При стандартен PEG това води до твърд и нееластичен материал – неподходящ за гъвкави импланти или за скелети на бъдещи синтетични органи.

„Сгъваема четка за бутилки“ – архитектура за еластичност

Екипът под ръководството на Лихън Цай решава проблема, използвайки иновативен дизайн на полимерите, познат като структура на „сгъваема четка за бутилки“. Този тип молекули имат централен „гръбнак“ и множество подвижни странични вериги, които могат да се свиват и разпускат като акордеон. Резултатът е материал, който е едновременно здрав, гъвкав и силно разтеглив.

За да приложат този дизайн към PEG, изследователите експонират смес от прекурсори на ултравиолетова светлина. За секунди UV лъчението задейства полимеризация, която оформя триизмерна мрежа със структура на „четка за бутилки“. Така се получават:

  • силно разтегливи хидрогелове,

  • еластомери без разтворители,

  • материали, идеални за 3D печат и биопечат.

Потенциални приложения: от органи до персонализирана медицина

Новият PEG-базиран материал разширява значително възможностите за създаване на:

  • гъвкави биоимпланти,

  • скелети за изкуствени органи,

  • персонализирани системи за контролирано освобождаване на лекарства,

  • биосъвместими 3D принтирани структури.

Изследователите вече успешно са култивирали живи клетки върху новия материал, което доказва, че той е подходящ за бъдещи приложения в регенеративната медицина и тъканното инженерство.