От искусственных органов до современных аккумуляторов: прорыв в области полимеров, пригодных для 3D-печати!⁠⁠

Исследовательская группа из Университета Вирджинии разработала новый тип материала для 3D-печати, совместимый с иммунной системой организма. Это открытие может улучшить технологии трансплантации органов, систем доставки лекарств и даже производство аккумуляторов. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.

Работа проведена в лаборатории мягких биоматериалов под руководством Лихенга Цая, доцента кафедры материаловедения и инженерии. Первым автором статьи стал аспирант Байцян Хуан.

Ученые модифицировали полиэтиленгликоль (ПЭГ) — материал, широко используемый в биомедицине, — чтобы создать растягивающиеся сетки. Традиционные ПЭГ-сетки хрупкие и кристаллизованные, но новая архитектура "складывающейся бутылочной щетки" (вдохновленная прочной резиной) позволяет получить эластичные структуры. Полимерные молекулы с гибкими боковыми цепочками складываются гармошкой, обеспечивая прочность и растяжимость.

"Мы использовали эту архитектуру, чтобы показать, что такие материалы легко растягиваются", — отметил Цай.

Для создания материала Хуан облучил смесь прекурсоров ультрафиолетовым светом, инициируя полимеризацию. Это привело к формированию гидрогелей и эластомеров на основе ПЭГ, пригодных для 3D-печати, с высокой эластичностью и без растворителей.

"Мы можем формировать сложные структуры, мягкие или жесткие, но всегда эластичные", — сказал Хуан. Материалы биосовместимы: клетки успешно культивировались рядом с ними, подтверждая безопасность для применения внутри организма, например, как каркасы для органов.

В будущем возможно комбинирование ПЭГ с другими веществами для разнообразных применений. Новые материалы превосходят существующие твердотельные полимерные электролиты по электропроводности и растяжимости при комнатной температуре.

"Это делает материал перспективным для высокоэффективных твердотельных аккумуляторов", — добавил Цай. Команда продолжает исследования в этой области.