Новые возможности для 3D-печати: ученые модифицировали гидрогель на основе агара

Коллектив ученых Университета МИСИС, РГУ им. А.Н. Косыгина и компании «ФармПринт» модифицировали гидрогель на основе агара, улучшив его способность держать форму. Результаты исследования могут быть полезны для 3D-печати биосовместимых полимерных каркасов. В перспективе с их помощью можно будет воссоздать хрящевые структуры для более совершенных имплантатов.

3D-печать — передовая технология, которая оказывает глубокое влияние на различные отрасли производства, позволяя создавать изделия с заданными размерами, формами и свойствами. Стремительному развитию аддитивного производства способствуют постоянные разработки новых технологий, средств и материалов, пригодных для печати. Одним из наиболее перспективных направлений является создание 3D-печатных матриц для пищевой промышленности, косметологии и медицины.

«Развитие аддитивных технологий открыло возможность использовать в качестве “чернил” концентрированные растворы полимеров или гидрогели, а также смеси биосовместимых полимеров, которые способны формировать прочные соединения. Однако при изготовлении биополимерных гидрогелевых каркасов возникают определенные сложности, связанные с сохранением формы и размера», 一 сказал инженер научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Сергей Жирнов.

Исследователи выяснили, что введение феруловой кислоты в гидрогель улучшает его физико-механические характеристики и позволяет контролировать температурные параметры печати. При её добавлении в раствор на основе агар-агара — природного полисахарида, полученного из красных морских водорослей, удалось напечатать на 3D-принтере устойчивый гидрогелевый каркас. Уникальные полисахариды агара обладают способностью к мгновенному гелеобразованию при комнатной температуре. Данный полисахарид зачастую используется учёными в качестве основы при культивировании микроорганизмов в лабораториях. Феруловая кислота — соединение растительного происхождения, обладающее широким спектром биологической активности: противовоспалительной, антиагрегантной и противоопухолевой, антитоксической, гепатопротекторной, антибактериальной, противовирусной. Она служит активным компонентом многих медицинских препаратов.

Введение феруловой кислоты не только расширило температурный диапазон использования чернил на основе агара, но и в некоторой степени улучшило физико-механические характеристики полученных гелей. Подробности исследования описаны в научном журнале European Polymer Journal (Q1). Работа выполнена при частичной поддержке Российского научного фонда, проект № 24-23-00390.