解决排异反应问题！弗吉尼亚大学研发可与免疫系统共存3D打印材料

2025年11月24日，弗吉尼亚大学软生物物质实验室宣布，已成功开发出一种全新的3D打印材料。该材料拥有与人体免疫系统和谐共存的独特性质，这一突破有望在器官移植、药物输送系统乃至先进电池技术等多个领域推动革新。

研究人员开发了一种创新方法，能够改变聚乙二醇（PEG）的性质，从而制备出具有可拉伸性的网格结构。PEG是一种广泛应用于组织工程等生物医学领域的材料。然而，传统PEG网络通过在水相中交联线性聚合物并去除水分制备，这种方式会形成脆性结晶结构，在拉伸时容易破裂，难以保持结构完整。     因此，这项在材料弹性上的突破至关重要。它使得PEG网络得以用于构建更大型的结构，或应用于需要灵活性与运动能力的场景，例如作为未来合成人体器官的支架。

可折叠设计     为了实现这种延展性，研究团队借鉴了Cai教授实验室的现有工作，该实验室此前已开发出一种合成高强度聚合物的方法。这种方法借鉴了制造高弹性、高强度橡胶的方法：在分子层面将长度储存在内部结构中。     这种被称为“可折叠瓶刷”结构的内部结构，使得这种材料既非常坚固又极具弹性。它的聚合物分子拥有许多从中心主链向外辐射的柔性侧链，这些侧链可以像手风琴一样折叠，从而储存额外的长度，并在需要时展开。Cai解释说：“我们团队发现了这种聚合物，并利用这种结构证明，用这种方法制造的任何材料都具有很强的延展性。”      为了制备这种新型材料，Huang教授将可折叠的梳状聚合物概念应用于聚乙二醇（PEG）。他将前体混合物暴露于紫外光下几秒钟，引发聚合反应，形成梳状结构网格。最终制备出可3D打印、高延展性的PEG基水凝胶和无溶剂弹性体。Huang教授表示：“我们可以改变紫外线灯的形状，从而创造出许多复杂的结构。这些结构可以是柔软的，也可以是坚硬的，但都具有一定的弹性。这种设计上的灵活性，未来或许能够催生出制造人造器官或输送药物的新技术。”      生物相容性测试表明，该材料能与细胞良好共存，显示出优异的体内应用潜力。研究人员通过细胞-材料共培养实验进一步证实了其良好的生物相容性。Huang教授表示，这一结果为该材料在体内的应用（例如作为器官支架）奠定了坚实基础。 

未来应用      未来，研究人员或许可以将PEG与其它材料复合，制备出具有不同化学成分的3D打印材料，从而开辟更广阔的应用前景。此外，团队还发现这种新材料在室温下兼具高导电性与优异拉伸性，这种新材料有望成为高性能固态电解质，推动下一代电池技术的发展。Cai教授对此表示：“新材料的独特性能为固态电池技术指明了极具潜力的创新方向，我们将在此领域持续探索。”     这项研究由美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院、弗吉尼亚大学糖尿病启动平台及弗吉尼亚创新合作公司联邦商业化基金共同资助。

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