أخبار الشركة عن الصقيع بالهيدروجيل فوق البنفسجي: تكنولوجيا رئيسية للنموذج الأول السريع والتطبيقات الطبية الحيوية

الهيدروجيلات هي مواد هيدروفيلية ذات بنية شبكة بوليمرية ثلاثية الأبعاد مترابطة يمكن أن تمتص وتحتفظ بكميات كبيرة من الماء دون الذوبان.إنها تشبه بنيتها و ميكانيكياً الأنسجة الرخوة البشرية، وبالتالي تمتلك إمكانات تطبيق هائلة في الطب الحيوي، هندسة الأنسجة، توصيل الأدوية، والروبوتات الناعمة.و قابلية عالية للتحكم في المكان، أصبحت واحدة من التقنيات الأساسية في تصنيع الدقة والنموذج الأولي السريع للهيدروجيل.

عملية هيدروجيلات التجفيف فوق البنفسجية هي في الأساس تفاعل التقاطع الكيميائي الضوئي ، يتم الانتهاء منه عادة في غضون ثوان. تتطلب هذه العملية عملًا متكافئًا لثلاثة مكونات رئيسية:

1. المادة الأساسية للهيدروجيل، البري بوليمريجب أن تحتوي على مجموعات التقاطع الضوئي التي يمكن تنشيطها بواسطة مبدع ضوئي ، مثل مجموعات الأكريلات أو الميثاكريلات. المواد الحيوية الشائعة التي يمكن التقاطع الضوئي تشمل:GelMA (ميتاكريلاميد جيلاتين): يمتلك نشاطاً حيوياً جيداً ومناسبة لزراعة الخلايا؛ PEGDA (Polyethylene glycol diacrylate): سهل التوليف ويسمح بالتحكم الدقيق في خصائص المواد.و HAMA (حمض الميثاكريلاميد الهيالوروني): مكون طبيعي للمصفوفة الخلوية الخارجية (ECM) ذو توافق بيولوجي عال.
2. المبدع للصورهو "المفتاح" في عملية التشديد. وهو يمتص أطوال موجة محددة من الضوء فوق البنفسجي (UV) ويتحلل بسرعة لإنتاج الجذور الحرة أو الكاتيونات الفعالة للغاية. في التطبيقات البيولوجية,يجب أن يكون للمبتدئين الضوئيين قابلية للذوبان في الماء ودرجة السمية الدموية منخفضة، مثل Irgacure 2959 (I-2959) المستخدمة عادة.
3. مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية والعلاجعندما مصدر الضوء فوق البنفسجي (عادة مصباح LED فوق البنفسجي، مثل طول الموجة 365 نانومتر أو 405 نانومتر) يشع محلول البوليمر المسبق مخلوط مسبقًا بمرشح الضوء، يتم تنشيط المرشح الضوئي،والأنواع النشطة التي يتم إنشاؤها تبدأ بعد ذلك تفاعل البوليمرزة للمجموعات المتقاطعة على البوليمر المسبق لتشكيل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد مستقرةهيدروجيل

أصبحت الهيدروجيلات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية تقنية رئيسية لأنها تقدم مزايا لا مثيل لها على طرق الارتباط المتبادل التقليدية:

• التشكيل السريع والكفاءة:وقت التشديد عادة ما يكون بين 1 و 60 ثانية ، مما يزيد بشكل كبير من سعة التصنيع.
• ظروف التقاطع اللطيفة (التشديد البارد):مصابيح LED فوق البنفسجية هي مصادر ضوئية باردة ، مما يسمح بالعمل في درجة حرارة الغرفة أو بالقرب من درجة الحرارة الفسيولوجية (37 درجة مئوية) ،تعظيم حماية نشاط ومعدل البقاء على قيد الحياة للخلايا الحية والجزيئات النشطة بيولوجيا مغلفة داخل هيدروجيل.
• التحكم الدقيق في الأداء:من خلال ضبط شدة ومدة إشعاع ضوء الأشعة فوق البنفسجية (أي جرعة الضوء) ، يمكن التحكم بدقة في كثافة الترابط المتقاطع للهيدروجيل.أعلى كثافة الترابط المتقاطع يؤدي إلى ارتفاع نموذج يونغ (القسوة الميكانيكية)، أمر حاسم لمحاكاة البيئات الميكانيكية للأنسجة البشرية المختلفة.
• دقة فضائية عالية:الضوء فوق البنفسجي يمكن أن يتم رسمها بدقة، وتركيزها، ومسحها لتحقيق تصنيع الهيكل على مستوى الميكرون، وهو إنجاز يصعب تحقيقه مع طرق الصب التقليدية.

تستخدم تكنولوجيا التجفيف فوق البنفسجية لبناء قنوات هيدروجيل أو صمامات أو هياكل غشاء بدقة على الركائز الرقاقية الميكروفلودية. يمكن استخدام هذه الهياكل لفصل ومزج السوائلأو كمستشعرات حيوية حساسة للبيئة، يلعب دورا في التحليلات الحيوية والتشخيص.

الاستفادة من الدقة الفضائية العالية وخصائص النموذج الأولي السريع لتقوية الأشعة فوق البنفسجية ، أصبحت الهيدروجيلات أساسًا لـ "الوان الحيوية" في الطباعة ثلاثية الأبعاد للبوليمر الضوئي (مثل DLP / SLA).يمكن استخدامها لبناء مجمع، الهياكل الخلوية المتعددة الطبقات، التي تحاكي بدقة البيئة الدقيقة للأنسجة الطبيعية، للبحث في تجديد الأنسجة مثل العظام والغضروف والأوعية الدموية.

أصبحت تكنولوجيا تقوية الأشعة فوق البنفسجية للهيدروجيل جزءا لا غنى عنه من علوم المواد الحيوية الحديثة والهندسة.إنه يجمع بين سرعة الارتباط الكيميائي بدقة التكنولوجيا البصرية، توفير منصة تصنيع قوية ومرنة وصديقة للبيولوجيا لتطوير مواد هيدروجيل الجيل القادم مع خصائص ميكانيكية مخصصة ،النشاط الحيوي والهياكل الدقيقة المعقدة.