南方科技大学开发出可3D打印的导电聚合物水凝胶

可植入生物电子器件可通过与生物组织连接来治疗各种疾病。传统的刚性电子器件经常会因机械不匹配而损坏组织并发生故障。研究人员正在探索柔软、灵活的生物电子器件来解决这一问题，而水凝胶因其类似组织的特性而成为一种有前途的材料。

中国研究人员最近开发出可3D打印的导电聚合物水凝胶，大大推动了该领域的发展。这些水凝胶将水凝胶的理想特性与 PEDOT 等导电聚合物的电导率相结合。这一发展涉及配制用于直接墨水书写 (DIW) 3D 打印的墨水，创建基板、电极和封装层。

展示水凝胶打印过程的信息图。（图片来源：南方科技大学）

他们成功的关键在于使用聚乙烯醇 (PVA)、壳聚糖 (CTS) 和合成共聚物 (PAA-NHS) 来实现物理和化学交联机制的平衡。PEDOT 还可用作流变改性剂，确保墨水在挤出过程中顺畅流动并在打印后准确固化。这可以制造具有高保真度和长期稳定性的复杂 3D 结构。

这些水凝胶的一个显著特点是它们能够通过干交联机制牢固地粘附在生物组织上。这种粘附对于在动态组织运动期间保持稳定的界面至关重要。

研究人员已经证明了这些水凝胶在大鼠心脏电生理研究中的潜力。生物电子器件与跳动的心脏相一致，能够精确映射电生理信号，检测异常并传递电刺激以恢复正常心律。

该技术可以扩展到各种植入式设备，例如神经接口和胃刺激器，从而提高其性能和生物相容性。然而，长期生物相容性、可扩展性和监管审批等挑战仍有待解决。

来源：nanowerk.com