3D打印PEG聚合物或将变革医疗技术

弗吉尼亚大学的工程师们在聚合物技术领域取得了重大突破。他们的新设计比以往的产品更具韧性和柔韧性。此外，它还可3D打印，且对人体安全，为多个行业的创新应用打开了大门。以下是您需要了解的内容。

聚乙二醇（PEG）网络

这项研究主要围绕聚乙二醇（PEG）网络展开。这些结构在生物医学领域得到了越来越广泛的应用，它们对于组织工程、药物输送和其他拯救生命的应用至关重要。

聚乙二醇最早于1859年被合成，当时葡萄牙化学家A.V. Lourenço和法国化学家Charles Adolphe Wurtz分别独立地报道了聚乙二醇产品。20世纪中期，聚乙二醇被收录于各大药典后，其生物医学应用显著扩展。此后，聚乙二醇的设计和研发不断改进。近年来，人们也开始探索将其作为制造电池的可行材料。

聚乙二醇（PEG）的问题

尽管其应用日益广泛，但仍有一些缺点需要克服，以进一步提升其效用。例如，目前的生产方法成本高昂且繁琐。

它采用水基体系，促进线性聚合物的交联。水在聚合物结晶过程中起到支撑作用。聚合物网络形成后，水分被排出，最终得到成品结构。

这种方法耗时、成本高昂且难以规模化。此外，所得的PEG网络非常脆弱。这些易碎的晶体结构缺乏柔韧性，限制了其应用，尤其是在生物医学应用领域。

3D打印聚合物研究

一个工程师团队刚刚发现了一种更简便的PEG网络生产方法，提供了比现有方案更灵活的选择。这项最新发表的研究 分子结构编码可拉伸聚乙二醇水凝胶和弹性体的增材制造¹ 为 PEG 网络引入了一种全新的方法，有可能推动其普及应用。

资源- 先进材料

为什么PEG网络中的可拉伸性很重要

这项研究的核心在于提高聚乙二醇（PEG）网络的柔韧性。可拉伸的PEG网络能够实现更多功能。例如，它们可以应用于更多医疗领域，并实现更大规模的应用，最终目标是将这些结构用作合成器官生长的支架。

免疫安全

作为这项研究的一部分，研究团队需要确保他们对聚乙二醇（PEG）网络材料的改造不会引起任何免疫反应。人体的免疫系统会检测并清除外来入侵者，这在讨论植入物时就成了一个问题。因此，工程师们首先着手探索和合成免疫安全的材料和结构。

3D可打印

下一步是确保该材料可用于3D打印。这项研究最终使团队获得了高延展性的聚乙二醇（PEG）基水凝胶，其中集成了无溶剂弹性体。他们指出，与水基方法不同，这些网络可以利用快速光聚合和市售化学品制备。

复杂结构

决定采用3D打印技术是一项重大举措，它为更复杂、更实用的设计参数打开了大门。研究团队还指出，只需调整紫外灯，他们就能将结构改变成复杂的图案。

值得注意的是，他们创造了几种不同的结构，每种结构都具有其独特的优势。有些结构比较坚硬，有些则可以拉伸或弯曲。值得一提的是，所有结构均采用无溶剂弹性体制成，这增强了它们的调节性。

可折叠瓶刷

工程师们认为线性链条并非最佳选择。因此，他们引入了一种可折叠的瓶刷状结构。这种设计利用内部结构赋予其扭转、拉伸和弯曲等机械性能。

这种梳状结构使发动机能够防止结晶，从而提高了结构的耐久性。这种新型高强度聚合物可以像手风琴一样伸展，而不会降低强度。工程师们得出结论，这种梳状结构应与大多数基于聚乙二醇（PEG）的聚合物体系具有广泛的兼容性，从而显著扩展了其在生物医学和工程领域的潜在应用范围。

分层

团队巧妙地运用分层搭建法构建结构。每一层都在紫外光照射下固化，然后在其上构建下一层。整个过程只需几秒钟即可完成，并且能够打印出复杂的几何形状。

生物相容性和结构性能测试

在测试阶段，工程师们检验了聚乙二醇（PEG）的细胞相容性，这对于其在组织支架应用中的使用至关重要。作为测试的一部分，研究团队构建了细胞培养物，并将其接种到支架上，然后监测细胞反应。

研究人员还考察了这些工艺支持复杂结构的能力。例如，他们打印出了细胞相容性类器官几何结构。

机械强度和生物相容性结果

他们的测试结果令人振奋。研究团队指出，他们研发的聚乙二醇（PEG）网络既具有机械强度高，又具有生物相容性。测试表明，培养的细胞在PEG网络上持续保持活性，未发生任何不良反应，这为该网络在医疗领域的潜在应用打开了大门。

测试还表明，与之前的材料相比，这些结构的耐久性显著提高。具体而言，水凝胶和弹性体的模量范围约为1至100 kPa。它们的拉伸断裂强度也提高了1500%。

滑动滚动→

先进的架构

研究表明，3D打印方法在结构设计方面具有最大的灵活性。每个结构都以目标方式打印，且未损失任何延展性。此外，整个过程均在室温下进行。

3D打印PEG材料的主要优势

3D打印PEG材料为市场带来了诸多优势。首先，它们更加环保。室温打印工艺降低了成本和复杂性，为未来的大规模生产奠定了基础。

多功能

3D打印技术的通用性不容忽视。3D打印机的应用使工程师能够制造出更复杂的结构，这些结构未来可能成为人工器官和其他先进医疗技术的关键组成部分。

3D打印PEG的实际应用及时间表

光固化瓶刷状聚乙二醇（PEG）网络的应用范围涵盖多个行业。这些微观网络可作为微结构金属、功能性仿生血管网络等的基础材料。以下列举该技术的一些潜在应用。

医疗技术

这项技术最主要、最重要的应用领域是再生医学。器官移植的等待名单持续增长。令人遗憾的是，许多人永远无法获得所需的器官进行移植，从而改善他们的生活。然而，培育人体器官的能力有望在全球范围内缓解这一问题，并开启医疗保健的新时代。

电池技术

这项技术的另一个极具应用前景的领域是制造更强大、更轻便的电池。这些结构可以作为电芯，从而实现超高性能的固态电解质。

瓶刷 PEG 的商业化时间表

这项技术有望在未来五年内推向市场。市场对更轻便、更耐用的电池需求强劲，而这项技术有望帮助实现这一目标。

这项技术可能还需要十年甚至更长时间才能发展到足以用于培育人造器官的程度。目前仍有许多研究工作要做，包括测试和监管审批，这可能会进一步延缓这一进程。

3D打印聚合物研究人员

这项研究由弗吉尼亚大学软生物物质实验室主导。论文列出了黄百强、金妙音、张璞、伊曼纽尔·奥杜罗、丹尼尔·A·劳和蔡立恒等主要贡献者。值得注意的是，这项工作建立在该团队其他项目的基础上，这些项目旨在开发超耐用的合成聚合物。

该研究获得了弗吉尼亚大学糖尿病启动平台、美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院以及弗吉尼亚创新合作公司联邦商业化基金的资助。

3D打印聚合物的未来

工程师们接下来将着手研究其他结构和材料。他们的目标是开发其他可用于3D打印的材料，以支持特定的应用，从而为更轻便、更耐用的产品、处理方法等铺平道路。

投资医疗科技创新

多家生物技术公司不断突破组织构建和其他医疗技术领域的界限。这些公司每年投入数百万美元，研究改进现有方法或开发更优技术的各种途径。以下介绍的这家公司正是持续推动生物技术市场创新的先锋。

联合治疗学

总部位于马里兰州的联合治疗公司于 1996 年进入市场。其创始人 Martine Rothblatt 在女儿被诊断出患有肺动脉高压 (PAH) 后，意识到迫切需要更好的治疗方法，于是她围绕着开发治疗这种罕见且往往致命的疾病的救命疗法而建立了这家公司。

联合治疗公司（United Therapeutics）在全球范围内拥有多种治疗方案和药物。其中，其主要产品是瑞莫杜林（Remodulin，曲前列尼尔）。该药物已被证实有助于治疗肺动脉高压（PAH）和其他心脏相关疾病。如果您正在寻找一家目标明确、发展成熟的医疗技术公司，那么您应该对联合治疗公司进行更深入的研究。

联合治疗公司 (UTHR) 最新股票新闻及业绩

3D打印聚合物 | 结论

这些工程师的研究成果将在未来十年对医疗和电池领域产生深远影响。此外，它还将激发多个行业的创新，并有可能在我们有生之年带来拯救生命的医学突破。因此，这些工程师值得我们起立鼓掌。

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案例

^{1. Huang, B., Kim, M., Zhang, P., Oduro, E., Rau, DA, & Cai, H. Additive Manufacturing of Molecular Architecture Encoded Stretchable Polyethylene Glycol Hydrogels and Elastomers. Advanced Materials, e12806. https://doi.org/10.1002/adma.202512806}