Исследователи из Университета Макгилла в сотрудничестве с Политехническим институтом Монреаля впервые разработали новый способ создания гидрогелей с использованием ультразвука, устраняющий необходимость в токсичных химических инициаторах. Этот прорыв предлагает более быстрый, чистый и экологичный подход к изготовлению гидрогеля и позволяет получать гидрогели, которые являются более прочными, гибкими и очень устойчивыми к замораживанию и обезвоживанию. Новый метод также обещает способствовать достижениям в области тканевой инженерии, биоадгезивов и 3D-биопечати.
Гидрогели - это гели, состоящие из полимеров, которые способны поглощать и удерживать большое количество воды. Они широко используются при перевязке ран, доставке лекарств, тканевой инженерии, мягкой робототехнике, мягких контактных линзах и многом другом.
Образование геля в течение нескольких минут
Традиционное производство гидрогеля основано на химических инициаторах, некоторые из которых могут быть вредными, особенно в медицинских целях. Инициаторы - это химические вещества, используемые для запуска химических цепных реакций. Исследовательская группа McGill, возглавляемая профессором машиностроения Цзянью Ли, разработала альтернативный метод с использованием ультразвука. При воздействии на жидкий прекурсор звуковые волны создают микроскопические пузырьки, которые разрушаются с огромной энергией, вызывая образование геля в течение нескольких минут.
"Проблема, которую мы стремились решить, заключалась в использовании токсичных химических инициаторов", - сказал Ли. "Наш метод устраняет эти вещества, делая процесс более безопасным для организма и благоприятным для окружающей среды".
Этот метод, основанный на ультразвуке, получил название "соногель".
"Типичный синтез гидрогеля может занять несколько часов или даже ночь под воздействием ультрафиолетового излучения", - сказал Ли. "С помощью ультразвука это происходит всего за пять минут".
Революционизирующие биомедицинские приложения
Одна из самых захватывающих возможностей этой технологии заключается в неинвазивных медицинских процедурах. Поскольку ультразвуковые волны могут проникать глубоко в ткани, этот метод может обеспечить формирование гидрогеля внутри организма без хирургического вмешательства.
"Представьте, что вы вводите жидкий прекурсор и используете ультразвук для его затвердевания именно там, где это необходимо", - сказал Ли. "Это может изменить правила игры в лечении повреждений тканей и регенеративной медицине. При дальнейшем совершенствовании мы сможем открыть новые возможности для производства более безопасных и экологичных материалов".
Этот метод также открывает двери для 3D-биопечати на основе ультразвука. Вместо того чтобы полагаться на свет или тепло, исследователи могли бы использовать звуковые волны для точной "печати" гидрогелевых структур.
"Используя высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук, мы можем формировать и изготавливать гидрогели с поразительной точностью", - сказал Жан Провост, один из соавторов исследования и доцент кафедры инженерной физики в Политехническом институте Монреаля.
Комментарии