作者是芝加哥伊利诺伊大学的莎伦·帕梅 基于4D水凝胶的材料可以响应于环境线索而经历多种构象形状变化
信用:丁 组织工程长期以来依赖于在实验室中植入细胞的几何静态支架来创造新的组织甚至器官
支架材料——通常是一种可生物降解的聚合物结构——由细胞提供，如果细胞得到正确的营养，那么随着底层支架的生物降解，细胞就会发育成组织
但是这个模型忽略了组织自然发展背后异常动态的形态学过程
现在，伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员开发了新的四维水凝胶——三维材料能够随着时间的推移响应刺激而改变形状——它可以根据外部触发信号以预编程或按需的方式多次变形
在一项新的《高级科学》研究中，由艾本·阿尔斯伯格领导的UIC研究人员表明，这些新材料可以用来帮助开发更接近其天然对应物的组织，这些组织在形成过程中受到驱动运动的力的作用
水凝胶可以被编程或诱导随时间经历多种可控的形状变化
“这种策略创造了实验条件，部分模拟或刺激正在发育或愈合的组织所经历的连续不同的形状变化，这可能让我们研究形态发生，也有助于我们设计更接近天然组织的组织结构，”生物医学工程理查德和贷款山教授、该论文的相应作者阿尔斯伯格说
这种新型材料由不同的水凝胶组成，这些水凝胶根据水或钙的浓度以不同的速率和程度膨胀或收缩
通过创建复杂的分层模式，研究人员可以在层膨胀和/或收缩时引导砾岩材料以某种方式弯曲
“我们可以通过调整例如钙的含量来改变这些材料的形状，”阿尔斯伯格说，他也是UIC大学整形外科、药理学、机械和工业工程的教授
在他们的实验中，研究人员能够使水凝胶形成形状类似肺泡的口袋，肺泡是肺中发生气体交换的微小囊状结构
阿尔斯伯格的水凝胶不仅能够多次改变其结构，而且具有高度的细胞相容性，这意味着它们可以整合细胞，细胞保持活性——这是许多现有的四维材料无法做到的
该论文的第一作者之一、博士后丁说:“我们真的很期待在组织工程方面突破我们独特的水凝胶系统的极限。”
UIC的研究教授，也是第一作者
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