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聚合物结构是前所未有的高分辨率 3D 打印性能的关键:可生物降解的六功能遥爪聚氨酯基聚-ε-己内酯的案例
Materials Today ( IF 21.1 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.mattod.2020.10.005
Aysu Arslan , Wolfgang Steiger , Patrice Roose , Hugues Van den Bergen , Peter Gruber , Elise Zerobin , Franziska Gantner , Olivier Guillaume , Aleksandr Ovsianikov , Sandra Van Vlierberghe , Peter Dubruel

摘要 双光子聚合 (2PP) 是一种高分辨率 3D 打印技术,其应用领域正在迅速扩大,包括组织工程 (TE)。在该领域,2PP 为系统研究 3D 中的细胞-细胞和细胞-材料相互作用提供了前所未有的可能性。对于 TE 应用,在多孔、复杂的结构中可靠地生产可生物降解的微型支架至关重要。然而,支持所需空间分辨率水平的可生物降解材料的数量非常有限,这是在 TE 领域使用 2PP 的主要瓶颈。在此,我们介绍了一种基于六官能氨基甲酸酯的可生物降解前体,它克服了与当前可生物降解前体的高分辨率印刷相关的限制。前体是遥爪氨基甲酸酯基聚ε-己内酯 (PCL),在每个聚合物端基上具有三个丙烯酸酯官能团,与传统的二丙烯酸酯封端类似物相比,由于其优异的物理性能,因此能够可靠地生产复杂的结构。新开发的六功能遥爪聚氨酯基 PCL 显示出增强的交联动力学和一个数量级的杨氏模量与双功能前体(57.8 对 6.3 MPa)相比,以快速扫描速度提供高效且无溶剂的 2PP 加工高达 100 mm s-1,具有前所未有的特征分辨率(143 ± 18 nm,100 mm s-1 扫描速度)。由于其硬聚丙烯酸酯和软 PCL 链段之间的分离,交联的六官能聚合物结合了强度和柔韧性,与通常由 2PP 制造的高度交联和刚性结构相比,这使其适用于生物系统。此外,与双功能类似物相比,它显示出较低的降解率,由于酸性降解产物的形成较慢,这可以被认为是生物相容性方面的优势。正如通过 ISO 10993-5 标准协议所证实的那样,开发的聚合物的提取物对 L929 成纤维细胞没有显示细胞毒性作用。所提出的前体设计构成了一种简单有效的方法,可以很容易地转化为其他可生物降解的聚合物,用于制造具有纳米级精度的可生物降解结构,首次将 2PP 的真正能力用于 TE 应用合成的可生物降解聚合物。



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更新日期:2020-12-01
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