Учени от САЩ създадоха еластичен материал за 3D печат, съвместим с човешкото тяло

Разработката на изследователите от Университета на Вирджиния може да доведе до по-безопасни медицински технологии за трансплантация на органи и системи за доставяне на лекарства, както и да подобри технологиите за батерии.

Настоящото изследване разкрива начин за промяна на свойствата на полиетиленгликола, така че да бъдат създадени разтегливи мрежи. PEG вече се използва в биомедицината, но съществуващите методи за производството му водят до крехкост на материала: след омрежване на линейни полимери във водна среда и отстраняване на водата, структурата кристализира и не може да се разтяга, без да загуби своята цялост.

Омрежването е процес, използван в полимерната химия за създаване на силна триизмерна мрежа от свързани полимерни вериги.

Постигането на разтегливост е важна характеристика, тъй като липсата ѝ сериозно ограничава приложението на PEG в гъвкави структури, които трябва да издържат на движение – например скелетът за бъдещи синтетични човешки органи.

За да постигнат желаната еластичност, учените под ръководството на Лихън Цай са надградили върху разработен по-рано метод.

Подходът се състои в създаването на полимери с дизайн на „сгъваема четка за бутилки“. Молекулите от този тип имат множество гъвкави странични вериги, излизащи от централен „гръбнак“, който може да се свива и разгъва като акордеон. Това позволява на материала да бъде едновременно здрав и силно разтеглив.

За да създадат новия материал, учените са приложили концепцията за сгъваемия полимер към полиетиленгликола. За целта те са изложили изходната смес на ултравиолетова светлина за няколко секунди, което е дало начало на полимеризацията и е довело до формирането на мрежа с архитектура на „четка за бутилки“. Така изследователите са получили силно разтегливи хидрогелове на базата на PEG и еластомери без разтворители, подходящи за 3D печат.

Подобна разтегливост отваря пътя към нови технологии за биопечат и персонализирани системи за доставка на лекарства.

Учените също така успешно са култивирали клетки заедно с полимерите на базата на PEG. Това може да доведе до потенциалното им приложение като материали, подходящи за имплантиране в човешкото тяло – например скелетът за бъдещи органи.