杜克大學開發出無溶劑DLP用樹脂材料，打印的植入物可實現生物降解
時間：2024-10-30 09:14 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年10月29日，來自杜克大學普拉特工程學院的研究人員開發出一種可直接用于商業數字光處理（DLP）3D 打印機而無需溶劑稀釋的樹脂聚合物。使用DLP打印技術面臨的一個主要挑戰是樹脂需要低粘度，幾乎像水一樣，才能實現高分辨率成形。許多原本可用于 DLP 打印的聚合物都是固體或太粘稠——需要用溶劑將它們稀釋到適當的稠度。然而，添加這些溶劑也會導致嚴重的缺陷，例如由于部件收縮（高達 30%）以及溶劑蒸發時產生的殘余應力，打印后尺寸精度較差。
在《應用化學國際版》發表的一篇題為“Synthesis and SolventFree DLP 3D Printing of Degradable Poly(Allyl Glycidyl Ether Succinate)”論文中，杜克大學的研究人員發明了一種用于DLP打印的新型無溶劑聚合物。除了消除收縮問題外，溶劑的缺乏還導致部件的機械性能得到改善，同時保持在體內降解的能力。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202414016
在杜克大學 Hugo L. Blomquist 杰出化學教授 Matthew Becker 實驗室工作的 MEMS 博士生 Maddiy Segal 說道：“我希望為 DLP 創建一種固有的薄而低粘度的材料，用于可降解醫療設備。經過多次嘗試，我最終找到了最佳單體和合成技術，以創建一種無溶劑聚合物，無需稀釋即可在 DLP 打印機中使用。”
△杜克大學的創新合作實驗室。
作為首批可用于 DLP 打印的無溶劑樹脂之一，Segal 對測試用它制成的部件的性能很感興趣。研究發現測試部件根本沒有收縮或變形，而且總體上也比用溶劑制成的部件更堅固、更耐用。根據她的研究結果，這是首次通過消除 DLP 3D 打印可降解聚合物中的溶劑使用來提高機械性能的經驗證明之一。
為了制造出新的聚合物，Segal分析了貝克爾實驗室和其他實驗室開發的現有樹脂的結構和特性，并逐步通過經驗方法修改了單體和鏈長，以獲得所需的低粘度聚合物。她基本上采用了“猜測和檢查”的方法——調整聚合物的單體或“配方”，直到找到有效的組合。
這個過程與做飯并不完全不同。它涉及混合特定組合的成分，加熱它們，然后測試結果，直到達到預期的結果。總的來說，西格爾嘗試了大約 60 種不同的組合，才最終做出她所希望的產品。
Segal說：“除了制造一種不會收縮且更堅固的材料外，我還希望它能用于醫療應用。我正在嘗試制造既具有生物相容性又可降解的原型設備。消除生產過程中的有毒溶劑將有助于我做到這一點。”
她這項研究的最終目標是將這項技術應用于可生物降解的醫療植入物。目前用于制造臨時醫療植入物的一些材料不可降解，不僅植入需要多次手術，取出也需要多次手術。Segal旨在通過她的研究開發可通過人體自然過程降解的植入物。
用這種材料制成的設備可以植入人體，并設計成隨著時間的推移自然降解——無需進行額外的手術來移除設備。它還可以用作骨粘合劑，暫時將骨折固定在一起，或者用于軟機器人應用，這些應用需要柔軟、可降解的材料。Segal說：“正是這種材料讓這一特殊應用成為我工作的首要目標。實際上，這項技術可以用于任何類型的植入物，只要你想在一段時間后降解，而不是永遠留在那里。”
這項研究得到了美國國立衛生研究院 (1R01HL159954-01) 的支持。杜克大學已提交了一份涵蓋該技術的臨時專利申請 (申請號 #63544353)。
(責任編輯：admin)
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