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光固化3D打印:CHCHI-MA水凝胶的奇妙之旅

更新时间: 2024-12-27 11:49:12  查看次数: 55    
CHI - MA通过核磁共振氢谱确定了它的分子结构,还定量计算出甲基丙烯酸酐的接枝度,最大接枝度是33. 6%。流变力学实验发现,CHI - MA浓度越高,溶液的粘度就越大。影响CH CHI - MA水凝胶性能的主要因素是CH CHI - MA的浓度和接枝度。CH CHI - MA水凝胶的溶胀率随着接枝度增大而减小。浓度越高接枝度越大,CH CHI - MA水凝胶的机械力学性能越好,但这样会使水凝胶更脆,更容易断裂。为了确定合适的CH CHI - MA生物墨水参数,我们先通过实验考察了接枝度、浓度以及光引发剂的量对CH CHI - MA光响应效率的影响。实验证明,当CH CHI - MA接枝度为33. 6%、浓度为1%、LAP浓度为0. 2%时,固化时间能缩短到8秒以内。在这个基础上,把CH CHI - MA生物墨水应用到DLP打印,得到了精度最高为50微米的网格支架结构以及其他形状的水凝胶支架。
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CH CHI - MA水凝胶自身的生物相容性以及光固化过程对细胞活性造成的损伤,这是评价CH CHI - MA水凝胶细胞相容性的两个角度。活死、MTT等实验表明,在壳聚糖里引入甲基丙烯酸酐不会影响细胞活性。在光固化过程中,光引发剂产生的自由基会伤害细胞。不过,通过选择生物相容性更好的光引发剂LAP,并且把紫外光照时间控制在10秒以内,就能把对细胞的伤害控制在相对小的程度。内皮细胞在CH CHI - MA水凝胶支架里长时间培养也说明,CH CHI - MA水凝胶可以给细胞提供合适的生长环境和空间。
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总的来说,在这项研究中,我们通过壳聚糖与甲基丙烯酸酐的化学反应制造了壳聚糖光敏水凝胶CH CHI - MA。通过改变浓度、接枝度等参数,CH CHI - MA水凝胶的溶胀、机械力学性能和光固化效率等性质能被精确控制。在此基础上,把CH CHI - MA与DLP技术结合,得到了精度高且生物相容性良好的壳聚糖水凝胶支架。

在利用壳聚糖研究光固化3D打印的过程中,还存在一些需要解决和进一步研究的问题,具体如下:
(1)高浓度壳聚糖光响应生物墨水的打印。高浓度CH CHI - MA生物墨水机械力学强度更高,交联速度更快。但在实际打印过程中会出现过度交联的情况。未来可以通过添加食用色素来解决这个问题。
(2)打印大尺寸结构。目前打印出的结构尺寸较小。为了打印出接近实际器官或组织的水凝胶支架,将来可以通过提高生物墨水性能以及优化结构模型设计来实现。
(3)细胞功能化的研究。在本文中,对细胞的研究只局限于细胞活性方面,未来可以开展有关细胞功能化的研究。