具有可定制机械强度和 pH 响应性的 3D 打印聚电解质复合物集成互穿网络水凝胶

来源： EFL生物3D打印与生物制造

水凝胶因其亲水性和在水中溶胀的三维交联聚合物结构而与众不同，在许多领域都有令人难以置信的用途。这种多功能性源于水凝胶的独特特性--柔软，可调整其机械特性、响应行为、生物相容性、生物活性、独特的粘弹性、湿润性和质量传输能力。由于这些固有特性，水凝胶已被广泛采用，并将继续为各领域的3D打印应用带来显著优势。

有鉴于此，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的Patrick Théato团队报道了一种用于制造互穿聚合物网络（IPN）水凝胶的新型三维打印墨水，它巧妙地将透明质酸（HA）和壳聚糖（CS）的聚电解质复合物（PEC）与可光交联的 P（OEGMA-co-EGDEMA）聚合物结合在一起。

本文要点：

（1）首先，HA 的羧基被一个光致弱的邻硝基苄基修饰，以防止在 3D 墨水配制过程中过早形成 PEC。随后通过数字光处理（DLP）进行紫外线照射，同时触发 HA 羧基的光脱保作用和 OEGMA 交联水凝胶的光聚合作用，从而形成 PEC 集成 IPN 水凝胶。

（2）其次，通过核磁共振、红外光谱、紫外/可见光谱、热重分析、DSC、扫描电镜和机械测试等综合表征，对水凝胶的结构、形态和流变特性进行了评估。

（3）最后，通过调整三维墨水的成分，还能生产出机械强度和弹性模量范围在 1 到 10 kPa 之间的水凝胶。由此产生的 PEC-IPN 水凝胶具有出色的柔韧性、抗压强度、高应变耐受性、pH 值响应性和热稳定性。

从本质上讲，这种方法将天然聚电解质与技术创新完美地融合在一起，从而完善了三维墨水的生产。这种方法可能标志着三维材料领域的一个关键进步，开启了无数的应用前景。

文章来源：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202400416