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  近日，普林斯頓大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種水凝膠，當(dāng)纖維被迫通過(guò)注射器時(shí)，纖維相互滑動(dòng)形成水凝膠。無(wú)化學(xué)剪切方法可用于傷口治療等領(lǐng)域。

  由于它們的物理性質(zhì)：孔隙度、含水量和松軟，水凝膠是許多科學(xué)學(xué)科中的重要物質(zhì)。尤其在快速發(fā)展的生物3D打印領(lǐng)域，其中使用水凝膠將單獨(dú)的不可打印的活細(xì)胞保持為固體且轉(zhuǎn)化為可打印的形式。

  創(chuàng)建一個(gè)有效的水凝膠是困難的，通常需要化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)相互作用，但普林斯頓的研究人員開(kāi)發(fā)了一種水凝膠，不需要這樣的化學(xué)物質(zhì)。相反，當(dāng)纖維被迫通過(guò)注射器時(shí)，纖維相互滑動(dòng)形成水凝膠。

  研究人員對(duì)他們的新產(chǎn)品感到非常興奮，并認(rèn)為它可以用來(lái)治療傷口，甚至為生物醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域開(kāi)辟了一個(gè)全新的可注射水凝膠。

  研究論文的聯(lián)合主要作者Antonio Perazzo聲稱：“研究含有這種高柔性纖維的懸浮液中的物質(zhì)流動(dòng)從未真正嘗試過(guò)，但追求新穎的研究為我們帶來(lái)了前所未有的柔性纖維流動(dòng)誘導(dǎo)凝膠的結(jié)果�！�

  軟性可延展凝膠行為的科學(xué)解釋是剪切增稠的現(xiàn)象，其導(dǎo)致纖維在應(yīng)力下凝固和凝膠化。然而，一般而言，纖維和水的混合物將產(chǎn)生相反的效果：剪切稀化。

  那么，是什么讓水凝膠變厚而不是變薄呢？

  他們組織了一個(gè)詳細(xì)的研究，看看如何用聚乙二醇二丙烯酸酯（PEG-DA），一種完全無(wú)毒的柔性和生物相容性塑料制成的微纖維發(fā)生這種剪切增稠。

  這些超細(xì)纖維的直徑為35微米，長(zhǎng)約12毫米，放入水中時(shí)最初以自由流動(dòng)的非纏結(jié)狀態(tài)存在。但是，當(dāng)放置在帶有旋轉(zhuǎn)頂板的流變儀中時(shí)（通過(guò)將纖維周圍旋轉(zhuǎn)對(duì)混合物施加壓力），纖維彎曲、互鎖和纏結(jié)。

  最后，纖維纏繞在一起，與水分開(kāi)，盡管有些水仍然留在水中。這產(chǎn)生具有明顯水凝膠性質(zhì)的充水纖維網(wǎng)絡(luò)。甚至可以通過(guò)調(diào)整微纖維的長(zhǎng)度和直徑來(lái)控制凝膠的性質(zhì)。

  普林斯頓大學(xué)的研究人員現(xiàn)在計(jì)劃通過(guò)優(yōu)化材料在通過(guò)注射器時(shí)的凝膠化以及合并有用的物質(zhì)如抗生素、營(yíng)養(yǎng)素和生物分子來(lái)改善這一過(guò)程。

  水凝膠最終可以用于傷口治療，注射器最終可以被生物3D打印機(jī)取代。

  “微纖維懸浮液的流動(dòng)誘導(dǎo)凝膠化”研究已發(fā)表在“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

  論文鏈接：http://www.pnas.org/content/114/41/E8557.abstract?sid=2f37fe82-49ef-49ca-8ef2-03fe374c223f