研究者らは、DLPの4～7倍の伸縮性を持つ新しい3Dプリント接着弾性材料CLEARを開発しました。

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-8-3 14:20 に最後に編集されました

2024 年 8 月 3 日、Antarctic Bear は、コロラド大学ボルダー校 (CU Boulder) とペンシルバニア大学の研究チームが、弾力性、粘着性、回復力に優れた CLEAR と呼ばれる 3D プリントハイドロゲル材料プロセスを開発し、損傷した心臓組織を修復するための内包帯、軟骨パッチ、または針を使わない縫合糸の印刷に使用できることを知りました。

△高度に絡み合ったポリマーネットワークを使用した3Dプリントの新しい方法研究結果によると、CLEARで印刷されたハイドロゲルとエラストマーは、従来のDLP方式と比較して伸長エネルギーが大幅に高く、4～7倍に増加しました。「心臓と軟骨組織は、自己修復能力が非常に限られているという点で似ています」と、コロラド大学ボルダー校の化学生物工学教授で、この研究の主任著者であるジェイソン・バーディック氏は研究について語った。「一度損傷すると、回復は不可能です。修復プロセスを強化する、より弾力性のある新しい材料を開発することで、患者に大きな影響を与えることができるかもしれません。」

△この研究は「高度に絡み合ったポリマーネットワークの付加製造」というタイトルでサイエンス誌に掲載されました（ポータル）
伸縮性のある包帯のような素材クリア

興味深いことに、このプロジェクトのインスピレーションは、やや意外なところから生まれました。それは、ミミズです。ミミズの体は互いに結合して固体と液体の両方の性質を持つ絡み合った塊を形成することがあり、科学者はこれを「ミミズ塊」と呼んでいます。このコンセプトは、絡み合った分子鎖、つまりタングルを 3D プリントされた材料に統合することによって機能します。

この伸縮性のあるバンドエイドのような素材は、研究チームが開発した「CLEAR（レドックス開始による照射後の連続硬化）」と呼ばれる特殊な3Dプリントプロセスによって実現しました。このプロセスは、実際には印刷プロセス中に材料の分子の絡み合いを制御し、「光重合と暗重合」の組み合わせを使用することで実現されます。

「この汎用的なアプローチは、室温で高いモノマー変換率を達成し、印刷後に光や熱などの追加刺激を必要とせず、従来のDLPと比較して4〜7倍の伸長エネルギーで高度に絡み合ったハイドロゲルとエラストマーの付加製造を可能にします」と研究者らは説明した。

研究者らはこの技術の暫定特許を申請した。この技術は、標準的な DLP マシンで印刷される部品よりも柔軟で丈夫な材料を印刷することに成功しただけでなく、組織に付着できるほどの粘着性も備えています。バーディック研究室の研究者マット・デイビッドソン氏は、この能力は前例がないと語り、「組織を支えるのに十分な強度を持つ接着材料を3Dプリントできるようになりました。これまでこのようなことは一度もできませんでした。」

△この技術は将来、医療研究に利用されるでしょう。次のステップは、これらの 3D プリントされた材料と有機組織との相互作用を調査することです。研究者たちは、将来、臓器に直接薬剤を送達したり、組織の再生をサポートしたりすることで、心臓欠陥を持つ患者の治療に革新的なソリューションを適用したいと考えています。

この 3D プリントプロセスの応用は、研究開発や製造などの他の分野にも拡大できます。コロラド大学ボルダー校のチームによると、部品の硬化に追加のエネルギーを必要としないため、他の研究グループや産業エンドユーザーも CLEAR プロセスに興味を示しているとのことです。「これは、学術研究室や産業界でさまざまな用途の材料の機械的特性を改善するために使用できるシンプルな 3D 処理方法です」と、筆頭著者の Abhishek Dhand 氏は説明します。「これは、3D 印刷における大きな問題を解決します。」

研究者らは、DLPの4～7倍の伸縮性を持つ新しい3Dプリント接着弾性材料CLEARを開発しました。

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