近日，普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種水凝膠，當(dāng)纖維被迫通過注射器時(shí)，纖維相互滑動(dòng)形成水凝膠。無化學(xué)剪切方法可用于傷口治療等領(lǐng)域。
由于它們的物理性質(zhì)：孔隙度、含水量和松軟，水凝膠是許多科學(xué)學(xué)科中的重要物質(zhì)。尤其在快速發(fā)展的生物3D打印領(lǐng)域，其中使用水凝膠將單獨(dú)的不可打印的活細(xì)胞保持為固體且轉(zhuǎn)化為可打印的形式。
創(chuàng)建一個(gè)有效的水凝膠是困難的，通常需要化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)相互作用，但普林斯頓的研究人員開發(fā)了一種水凝膠，不需要這樣的化學(xué)物質(zhì)。相反，當(dāng)纖維被迫通過注射器時(shí)，纖維相互滑動(dòng)形成水凝膠。
研究人員對(duì)他們的新產(chǎn)品感到非常興奮，并認(rèn)為它可以用來治療傷口，甚至為生物醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域開辟了一個(gè)全新的可注射水凝膠。
研究論文的聯(lián)合主要作者Antonio Perazzo聲稱：“研究含有這種高柔性纖維的懸浮液中的物質(zhì)流動(dòng)從未真正嘗試過，但追求新穎的研究為我們帶來了前所未有的柔性纖維流動(dòng)誘導(dǎo)凝膠的結(jié)果?！?/span>
軟性可延展凝膠行為的科學(xué)解釋是剪切增稠的現(xiàn)象，其導(dǎo)致纖維在應(yīng)力下凝固和凝膠化。然而，一般而言，纖維和水的混合物將產(chǎn)生相反的效果：剪切稀化。
那么，是什么讓水凝膠變厚而不是變薄呢?
他們組織了一個(gè)詳細(xì)的研究，看看如何用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)，一種完全無毒的柔性和生物相容性塑料制成的微纖維發(fā)生這種剪切增稠。
這些超細(xì)纖維的直徑為35微米，長約12毫米，放入水中時(shí)最初以自由流動(dòng)的非纏結(jié)狀態(tài)存在。但是，當(dāng)放置在帶有旋轉(zhuǎn)頂板的流變儀中時(shí)(通過將纖維周圍旋轉(zhuǎn)對(duì)混合物施加壓力)，纖維彎曲、互鎖和纏結(jié)。
最后，纖維纏繞在一起，與水分開，盡管有些水仍然留在水中。這產(chǎn)生具有明顯水凝膠性質(zhì)的充水纖維網(wǎng)絡(luò)。甚至可以通過調(diào)整微纖維的長度和直徑來控制凝膠的性質(zhì)。
普林斯頓大學(xué)的研究人員現(xiàn)在計(jì)劃通過優(yōu)化材料在通過注射器時(shí)的凝膠化以及合并有用的物質(zhì)如抗生素、營養(yǎng)素和生物分子來改善這一過程。
水凝膠最終可以用于傷口治療，注射器最終可以被生物3D打印機(jī)取代。
