無論是醫(yī)藥學(xué)技術(shù)，軟機(jī)器人技術(shù)，藥物輸送系統(tǒng)，還是水凝膠技術(shù)領(lǐng)域，如今都在不斷地革新。研究人員每天都在不斷發(fā)現(xiàn)新的技術(shù)解決方法，新的混合物和化學(xué)合成方法。對于我們這些不知道水凝膠的人，這里還必須簡單的科普一下：水凝膠是一種軟膠質(zhì)，濕滑而無生物排斥反應(yīng)，由水分子組成并由聚合物包圍而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。在大自然中，典型的水凝膠聚合物非常脆弱而且易損，但是現(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)了新的解決辦法，因此這種狀況即將改變。

　　《高端材料學(xué)科技周刊》最新的研究報(bào)告中顯示，研究人員已經(jīng)找到了一個既能制造硬質(zhì)水凝膠，同時(shí)又能保證細(xì)胞單元完好封裝的方法，詳情請見：《用高伸縮性堅(jiān)韌水凝膠3D打印復(fù)雜的細(xì)胞化結(jié)構(gòu)（3D Printing of Highly Stretchable and Tough Hydrogels into Complex, Cellularized Structures）》。
 

　　這項(xiàng)研究有什么重大意義？

　　由于這種材料質(zhì)地堅(jiān)硬，由此也誕生了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。最重要的是，這些材料都能夠被3D打印，而這意味著它們能夠被用于高精密的制造領(lǐng)域，以點(diǎn)對點(diǎn)的方式，來打印出完美的產(chǎn)品。這些水凝膠能夠?yàn)檐洐C(jī)器人系統(tǒng)提供完美的制動器解決方案，能夠輸送藥劑，還可以3D打印軟骨。最有趣的是能夠使用這些材料來3D打印鼻子和耳朵的軟骨，這樣可以用來替代一些受損的軟骨，從而推進(jìn)了醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展。

　　這些水凝膠的性質(zhì)與人類軟骨有很高的相似度，甚至有些性能更勝于真實(shí)的人類軟骨。例如，它們能夠被3D打印成各種形狀，比如金字塔型，基因組型，多層網(wǎng)格型，空心立方體，或者其他更多模型。同樣，它們也能夠被打印成人類鼻子或耳朵，或者人類身體其他關(guān)節(jié)部位的軟骨。一個3D打印的水凝膠金字塔能夠被壓縮幾乎百分之九十九，然而當(dāng)你放手后，它將會快速恢復(fù)原狀。同時(shí)，這種材料由于粘度大，所以能夠使用3D打印機(jī)很容易的將其打印成各種形狀，并能夠被拉伸成本體的五倍大小。水凝膠的質(zhì)地也是比傳統(tǒng)的人類軟骨堅(jiān)硬，故此，作為一個替代品，水凝膠能夠輕松應(yīng)對日常生活中的磨損和碰撞。

　　除了‘3D可打印性’之外，過去的水凝膠如果想要像現(xiàn)在那樣質(zhì)地堅(jiān)硬而富有彈性，就必須使用一些帶有刺激性氣味的化學(xué)物質(zhì)來固化其結(jié)構(gòu)。這意味著想要壓縮內(nèi)部的活性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)單元實(shí)際上是不可能的，因?yàn)槿绻�這樣，這些化學(xué)物質(zhì)將會很快令這些細(xì)胞結(jié)構(gòu)單元失去活性從而死亡。

　　新型的水凝膠能夠充滿細(xì)胞單元，比如完好無損的干細(xì)胞，而且水凝膠潛在的醫(yī)學(xué)應(yīng)用還有很多，在未來的幾年，我們將有希望能夠看到應(yīng)用成果。

　　如上圖中，第一種混合的聚合物若作為3D打印材料，能夠富有良好的彈性，然而另一種聚合物在變形的情況下雖會耗散能量但卻并不會像過去那種脆弱的水凝膠那樣容易破裂。這兩種水凝膠聚合物，加入了無排斥反應(yīng)的“納米粘土”，以便于研究人員和科學(xué)家們能夠修改其粘度大小，以便于能夠讓水凝膠精準(zhǔn)地從3D打印噴嘴中流出。

　　目前研究人員正在不斷優(yōu)化用水凝膠來3D打印實(shí)物的方法。目前所使用的3D打印機(jī)精度可以達(dá)到500微米，但是隨著進(jìn)一步的研究，精度也會適當(dāng)?shù)奶岣咭恍��?/p>

　　這個趨勢，難道我們真能看到3D打印的軟骨來代替人類軟骨？或許整形外科醫(yī)生可以使用這項(xiàng)技術(shù)來為愛美的人們創(chuàng)造新鼻子和新耳朵？看上去是如此，如果一切發(fā)展都如預(yù)期一樣，或許這將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。