Tillverkningen av form-minne hydrogelställningar kräver inte bara biokompatibilitet, mikrometerupplösning, hög mekanisk hållfasthet, men kräver också en låg polymerisationströskel i miljö med högt vatteninnehåll för att införliva mikrostrukturer med biologiska vävnader. Mot detta mål, forskare från Kina och Australien utvecklade en ny hydrogelformel som fullt ut fyller detta mål och demonstrerade vattenreagerande strukturer med en formminneeffekt i en mikrometerskala. Detta arbete är av betydelse för utvecklingen framtida reversibla mikroenheter inom biomedicinsk teknik.

Tredimensionell (3-D) direkt laserskrivning (DLW) baserad på tvåfotonpolymerisation (TPP) är en avancerad teknik för att tillverka exakta 3D-hydrogelmikro- och nanostrukturer för applikationer inom biomedicinsk teknik. Särskilt, användningen av synliga lasrar för 3-D DLW av hydrogeler är fördelaktig eftersom den möjliggör hög tillverkningsupplösning och främjar sårläkning. Polyetylenglykoldiakrylat (PEGda) har använts i stor utsträckning i TPP -tillverkning på grund av dess höga biokompatibilitet. Dock, den höga lasereffekt som krävs i 3D-DLW av PEGda-mikrostrukturer som använder en synlig laser i en miljö med högt vatteninnehåll begränsar dess tillämpningar till endast de som ligger under den biologiska lasersäkerhetsnivån.

I en ny artikel publicerad i Light Advanced Manufacturing , ett team av forskare, ledd av professor Min Gu från Center for Artificial-Intelligence Nanophotonics, University of Shanghai för vetenskap och teknik, och State Key Laboratory of Bioelectronics, Sydöstra universitetet, Kina, och medarbetare från laboratoriet för artificiell intelligens nanofotonik, RMIT University, Australien, har utvecklat en formel för en TPP-hydrogel baserad på 2-hydroxi-2-metylpropiofenon (HMPP) och PEGda har utvecklats för tillverkning av 3-D DLW-mikrostrukturer med låg tröskeleffekt (0,1 nJ per laserpuls vid en skrivhastighet på 10 μm · s ^-1 ) i en miljö med högt vatteninnehåll (upp till 79%) med en grön laserstråle (535 nm).

Baserat på dessa enastående egenskaper hos denna hydrogelformel, en ny formminne-mikrostruktur "åttkantar till rutor" designades och tillverkades i en miljö med högt vatteninnehåll. På grund av den responsiva effekten av hydrogel till vatten, mikrostrukturen kan ändra form tillsammans med förändringen av vatteninnehållet i mikromiljön. Förutom, mikrostrukturen visade också en mycket robust reversibilitet. Hydrogelformeln och formminnesmikrostrukturen kan stödja olika typer av applikationer inom biomedicinsk teknik. Dessa forskare sammanfattar principen att det nya ljuskänsliga materialet utvecklas på:

"PEGda är ett mycket typiskt hydrogelmaterial och har använts i stor utsträckning i många tillämpningar inom biomedicinsk teknik, på grund av dess höga biokompatibilitet och icke -toxicitet för biologiska vävnader. Fotoinitieraren:2-hydroxi-2-metylpropiofenon (HMPP) är en typ av mycket vanligt förekommande fotoinitiator för litografi av enfoton ultraviolett ljus men har inte använts för synliga ljuskällor (grönt) i TPP baserat på 3- D DLW. Vi valde detta material eftersom det kan tillgodose behoven för framtida 3D-DLW:upplösning av submikrometer; stark mekanisk stabilitet; högt polymerisationsförhållande i miljöer med hög vattenhalt, vilket kommer att minska lasertröskeleffekten som behövs för TPP -tillverkning; och stöder våglängd för synligt ljus som fungerande laserkälla. "

"Det presenterade materialet kan användas för att tillverka olika mikrostrukturer med hjälp av 3D-DLW med låg effekt. Och det kommer att användas i ett stort antal applikationsscenarier, till exempel, vi kan tillverka mikrostrukturer med biologisk vävnad på plats, och sedan styra formerna på mikrostrukturen med hjälp av form-minne-effekten. Detta genombrott kan öppna en ny plats för framtida reversibla mikrostrukturer för kontroll av biologiska vävnader och skulle vara en användbar plattform för forskare att studera beteenden och funktionerna hos biologiska vävnader. "Forskarna förutspår.