Virginia Üniversitesi araştırma ekibinin öncülük ettiği, vücudun bağışıklık sistemiyle iyi uyum sağlayan yeni bir 3D yazdırılabilir malzeme türü, organ nakilleri ve ilaç dağıtım sistemleri için daha güvenli tıbbi teknolojiye yol açabilir. Ayrıca pil teknolojilerini de geliştirebilir.
Bu buluş dergide yayınlanan yeni bir makalenin konusu oldu Gelişmiş MalzemelerMalzeme bilimi ve mühendisliği ile kimya mühendisliği doçenti Liheng Cai liderliğindeki Virginia Üniversitesi Yumuşak Biyomadde Laboratuvarı tarafından yapılan çalışmaya dayanmaktadır. Makalenin ilk yazarı Ph.D. Baiqiang Huang’dır. Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu öğrencisi.
Araştırmaları, gerilebilir ağlar oluşturmak için polietilen glikolün özelliklerini değiştirmenin bir yolunu gösteriyor. Bilindiği gibi PEG, doku mühendisliği gibi birçok biyomedikal teknolojide halihazırda kullanılan bir malzemedir, ancak PEG ağlarının şu anda üretilme şekli (doğrusal PEG polimerlerinin suda çapraz bağlanmasıyla oluşturulan ve daha sonra su uzaklaştırılan) bütünlüğünü kaybetmeden esneyemeyen kırılgan, kristalize bir yapı bırakır.
Esneklikteki ilerleme önemli bir özellik çünkü esneklik, PEG ağlarının daha büyük yapılarda veya bir gün sentetik insan organları için ihtiyaç duyulan iskele gibi biraz esneklik ve hareket gerektiren yapılarda kullanılmasına olanak tanıyacak.
Esneklik katlanabilir tasarımda yatıyor
Bu esnekliği yaratmak için ekip, çok güçlü sentetik polimerler yaratmanın bir yolunu zaten geliştirmiş olan Cai’nin laboratuvarındaki mevcut çalışmaları temel aldı. Yaklaşım, esnek, güçlü kauçuk oluşturmak için kullanılan yöntemlerden bir sayfa aldı: uzunluğu moleküler düzeyde iç yapılarda depoladı.
“Katlanabilir şişe fırçası” tasarımı olarak adlandırılan bu iç yapılar, hem çok güçlü hem de çok esnek olabilen bir malzeme sağlar. Polimerik moleküller, merkezi bir omurgadan yayılan ve bir akordeon gibi çökebilen, açılabilen ekstra uzunluğu depolayan çok sayıda esnek yan zincire sahiptir.
Cai, “Grubumuz bu polimeri keşfetti ve bu mimariyi, bu şekilde yapılan malzemelerin çok esnek olduğunu göstermek için kullandı” dedi.
bölümünde açıklanan yeni materyali oluşturmak için Gelişmiş MalzemelerHuang, katlanabilir şişe fırçası polimer konseptini PEG’e uyguladı. Öncü karışımı birkaç saniye boyunca ultraviyole ışığa maruz bıraktı, bu da bir şişe fırçası mimarisi ağı oluşturmak için polimerizasyonu başlattı. Bunun sonucunda 3D yazdırılabilir, oldukça gerilebilir PEG bazlı hidrojeller ve solvent içermeyen elastomerler ortaya çıktı.
Huang, yumuşak veya sert olan ancak tasarım gereği esnek kalan yapılar da dahil olmak üzere, “Çok sayıda karmaşık yapı oluşturmak için UV ışıklarının şeklini değiştirebiliriz” dedi. Tasarımdaki bu tür çok yönlülük, bir gün yapay organların yaratılmasına veya ilaçların dağıtımına yönelik yeni tekniklerin yaratılmasına olanak sağlayabilir.
Makale ayrıca esnek 3D yazdırılabilir PEG malzemelerinin biyolojik olarak dost olduğunu da gösteriyor. Huang, araştırmacıların yan yana yaşayabildiklerinden ve uyumlu olduklarından emin olmak için malzemelerin yanında hücreleri kültürlediklerini söyledi. Bu, organ iskelesi gibi vücudun içine girecek malzemelerin potansiyel kullanımı açısından iyi bir haber.
Gelecekteki uygulamalar
Gelecekteki bir uygulamada, farklı kimyasal bileşimlere sahip 3 boyutlu yazdırılabilir malzemeler oluşturmak için PEG’i diğer malzemelerle birleştirmek de mümkün olabilir ve bu da birçok olası kullanıma kapı açabilir.
Örneğin, katı hal polimer elektrolitleri için mevcut malzemelerle karşılaştırıldığında, yeni malzemeler oda sıcaklığında daha fazla elektriksel iletkenlik ve çok daha yüksek gerilebilirlik göstermektedir.
Cai, “Bu özellik, yeni malzemenin gelişmiş pil teknolojileri için umut verici, yüksek performanslı bir katı hal elektroliti olduğunu vurguluyor” dedi. “Ekibimiz katı hal pil teknolojilerindeki araştırmanın potansiyel uzantılarını keşfetmeye devam ediyor.”
