Исследователи из Университета Виргинии разработали новый тип 3D-печатного материала на основе полиэтиленгликоля (PEG), который лучше взаимодействует с иммунной системой и обладает высокой эластичностью. Разработка может вывести на новый уровень технологии создания искусственных органов, систем доставки лекарств и даже улучшить характеристики аккумуляторов. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.
PEG уже используется в биомедицине, однако существующие способы его получения приводят к тому, что материал становится хрупким: после перекрестного сшивания в водной среде и удаления воды структура кристаллизуется и практически не растягивается. Это серьезно ограничивает применение PEG в гибких конструкциях, которые должны выдерживать движение — например, в каркасах для будущих синтетических органов.
Команда под руководством Лихэна Цая применила подход, ранее разработанный в его лаборатории: создание полимеров с так называемой «складывающейся щеткой». Молекулы такого типа имеют множество гибких боковых цепей, отходящих от центрального «стержня», и могут сжиматься и раскрываться подобно гармошке. Это позволяет материалу быть одновременно прочным и очень растяжимым.
Аспирант Байцян Хуан адаптировал этот принцип для PEG. Он облучал исходную смесь ультрафиолетом всего несколько секунд — и запускал полимеризацию, формируя трехмерную сеть с архитектурой «щетки». Получались эластичные гидрогели и эластомеры, которые можно печатать на 3D-принтере.
«Мы можем менять форму УФ-излучения и создавать сложные структуры — мягкие или жесткие — но при этом сохранять их растяжимость», — объяснил Хуан.
Такая гибкость открывает путь к новым технологиям биопечати и персонализированным системам доставки лекарств.
Ученые также проверили биосовместимость нового материала: клетки успешно росли рядом с PEG-структурами. Это делает технологию потенциальным кандидатом для создания имплантируемых каркасов и других медицинских устройств.