εταιρικά νέα για Η υδρογελική υπεριώδης θέρμανση: βασική τεχνολογία για ταχεία κατασκευή πρωτοτύπων και βιοϊατρικές εφαρμογές

Τα υδρογέλια είναι υδροφιλικά υλικά με τρισδιάστατη διασταυρωμένη πολυμερή δομή δικτύου που μπορεί να απορροφήσει και να διατηρήσει μεγάλες ποσότητες νερού χωρίς να διαλυθεί.Είναι δομικά και μηχανικά παρόμοια με τον ανθρώπινο μαλακό ιστό.Η τεχνολογία UV-θεραπείας, λόγω των πλεονεκτημάτων της γρήγορης ταχύτητας στερεώσεως, της ήπιας διαδικασίας,και υψηλή χωρική ελεγκτικότηταΗ τεχνολογία αυτή έχει γίνει μία από τις βασικές τεχνολογίες στην κατασκευή ακριβείας και την ταχεία κατασκευή πρωτοτύπων υδρογελών.

Η διαδικασία των υδρογελών ανθεκτικότητας με υπεριώδη ακτινοβολία είναι ουσιαστικά μια φωτοχημική αντίδραση διασταύρωσης, η οποία συνήθως ολοκληρώνεται μέσα σε δευτερόλεπτα.

1. Το βασικό υλικό του υδρογελίου, το προπολυμερές,πρέπει να περιέχουν ομάδες φωτοδιασταύρωσης που μπορούν να ενεργοποιηθούν από φωτοεκκινητή, όπως ομάδες ακρυλικών ή μετακρυλικών.GelMA (ζελατίνη μεθακρυλαμίδης): διαθέτει καλή βιοδραστικότητα και είναι κατάλληλο για κυτταρική καλλιέργεια· PEGDA (διακρυλικό πολυαιθυλένιο γλυκόλης): εύκολο στη σύνθεση και επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο των ιδιοτήτων του υλικού·και HAMA (μεθακρυλαμίδιο υαλουρονικό οξύ): ένα φυσικό συστατικό εξωκυτταρικής μήτρας (ECM) με υψηλή βιοσυμβατότητα.
2. Ο φωτοεπικινητήςΤο βενζίνη είναι το "συνδετήρα" στη διαδικασία θέρμανσης. Απορροφά συγκεκριμένα μήκη κύματος του υπεριώδους (UV) φωτός και γρήγορα αποσυντίθεται για να παράγει ιδιαίτερα αντιδραστικές ελεύθερες ρίζες ή κατιανούς.,Οι φωτοεκκινητές πρέπει να έχουν καλή υδατική διαλυτότητα και χαμηλή κυτταροτοξικότητα, όπως το Irgacure 2959 (I-2959) που χρησιμοποιείται συνήθως.
3. Πηγή UV φωτός και θεραπείαΌταν μια πηγή UV φωτός (συνήθως ένα UV LED, όπως ένα μήκος κύματος 365 nm ή 405 nm) ακτινοβολεί ένα διάλυμα προπολυμερούς προμεμειγμένο με φωτοεκκινητή, ο φωτοεκκινητής ενεργοποιείται,και τα παραγόμενα δραστικά είδη ξεκινούν στη συνέχεια την αντίδραση πολυμερισμού των ομάδων διασταύρωσης στο προπολυμερές για να σχηματίσουν μια σταθερή τρισδιάστατη δομή δικτύου, δηλαδή, ένα υδρογέλιο.

Τα υδρογέλια που στεγνώνουν με υπεριώδη ακτινοβολία έχουν γίνει μια κυρίαρχη τεχνολογία επειδή προσφέρουν απαράμιλλα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους διασταύρωσης:

• Γρήγορη Σχηματισμός και Αποδοτικότητα:Ο χρόνος επεξεργασίας είναι συνήθως μεταξύ 1 και 60 δευτερολέπτων, αυξάνοντας σημαντικά την απόδοση παραγωγής.
• Υπό συνθήκες ήπιας διασταύρωσης (θεραπεία σε κρύο):Τα UV LED είναι κρύες πηγές φωτός, επιτρέποντας τη θεραπεία σε θερμοκρασία δωματίου ή κοντά στη φυσιολογική θερμοκρασία (37 βαθμούς Κελσίου),μεγιστοποίηση της προστασίας της δραστηριότητας και του ποσοστού επιβίωσης των ζωντανών κυττάρων και των βιοδραστικών μορίων που ενσωματώνονται στο υδρογέλιο.
• Ακριβής έλεγχος των επιδόσεων:Με τη ρύθμιση της έντασης και της διάρκειας της ακτινοβολίας με υπεριώδες φως (δηλαδή της δόσης φωτός), η πυκνότητα διασταύρωσης του υδρογελίου μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια.Η υψηλότερη πυκνότητα διασταύρωσης οδηγεί σε υψηλότερο μοντέλο Young (μηχανική σκληρότητα), κρίσιμη για την προσομοίωση των μηχανικών περιβάλλοντων των διαφόρων ανθρώπινων ιστών.
• Υψηλή χωρική ανάλυση:Το υπεριώδες φως μπορεί να διαμορφωθεί με ακρίβεια, να εστιαστεί και να σαρωθεί για να επιτευχθεί κατασκευή δομών σε επίπεδο μικρομικρών, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί με τις παραδοσιακές μεθόδους χύτευσης.

Η τεχνολογία ανθεκτικότητας με υπεριώδη ακτινοβολία χρησιμοποιείται για την ακριβή κατασκευή καναλιών υδρογέλης, βαλβίδων ή δομών μεμβρανών σε υποστρώματα μικρορευστειακών τσιπ. Αυτές οι δομές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον διαχωρισμό και το μείγμα ιχνοστοιχείων υγρών,ή ως ευαίσθητοι για το περιβάλλον βιοαισθητήρες, που διαδραματίζει ρόλο στη βιοανάλυση και τη διάγνωση.

Εκμεταλλευόμενοι την υψηλή χωρική ανάλυση και τα γρήγορα χαρακτηριστικά πρωτότυπησης της θεραπείας με υπεριώδη ακτινοβολία, τα υδρογέλια έχουν γίνει η βάση για "βιοχρώματα" στην 3D εκτύπωση φωτοπολυμερών (όπως DLP / SLA).Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή σύνθετων, πολυεπίπεδη κυτταρικά σκαλωσιά, που μιμούνται με ακρίβεια το μικροπεριβάλλον των φυσικών ιστών, για την έρευνα της αναγέννησης ιστών όπως οστά, χόνδρος και αιμοφόρα αγγεία.

Η τεχνολογία υπεριώδους επεξεργασίας υδρογελών έχει γίνει αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης επιστήμης και της μηχανικής βιοϋλικών.Συνδυάζει τέλεια την ταχύτητα της χημικής διασταύρωσης με την ακρίβεια της οπτικής τεχνολογίας, παρέχοντας μια ισχυρή, ευέλικτη και βιολογικά φιλική πλατφόρμα παραγωγής για την ανάπτυξη υδρογελικών υλικών επόμενης γενιάς με εξατομικευμένες μηχανικές ιδιότητες,βιοενέργεια και σύνθετες μικροδομές.