無(wú)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(duì)于我們這些不知道水凝膠的人，這里還必須簡(jiǎn)單的科普一下：水凝膠是一種軟膠質(zhì)，濕滑而無(wú)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(gè)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(qǐng)見(jiàn)：《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(duì)點(diǎn)的方式，來(lái)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(dòng)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(lái)3D打印鼻子和耳朵的軟骨，這樣可以用來(lái)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(lèi)軟骨有很高的相似度，甚至有些性能更勝于真實(shí)的人類(lèi)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(lèi)鼻子或耳朵，或者人類(lèi)身體其他關(guān)節(jié)部位的軟骨。一個(gè)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(huì)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(lèi)軟骨堅(jiān)硬，故此，作為一個(gè)替代品，水凝膠能夠輕松應(yīng)對(duì)日常生活中的磨損和碰撞。

　　除了‘3D可打印性’之外，過(guò)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(lái)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(huì)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(mǎn)細(xì)胞單元，比如完好無(wú)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(lái)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(huì)耗散能量但卻并不會(huì)像過(guò)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(wú)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(lái)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(huì)適當(dāng)?shù)奶岣咭恍��?/p>

　　這個(gè)趨勢(shì)，難道我們真能看到3D打印的軟骨來(lái)代替人類(lèi)軟骨？或許整形外科醫(yī)生可以使用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)為愛(ài)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)。