研究目的
开发一种新型近红外光响应的4D打印纳米复合材料,实现形状变形的动态远程控制,并评估其在神经组织工程等生物医学应用中的潜力。
研究成果
开发的近红外响应性4D打印纳米复合材料能够以高精度实现形状变形的动态远程控制。该材料展现出优异的细胞相容性及神经组织工程应用潜力,适用于智能机器人和可控电路领域。未来研究应聚焦于可降解材料与体内实验,以增强其生物医学适用性。
研究不足
该研究受限于非生物降解聚合物和高含量石墨烯的使用,这可能不适用于体内应用。光热效率和光电性能需进一步优化以提高性能。此外,对转化精度的控制仍有改进空间,且长期生物相容性尚未得到充分评估。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过合成含石墨烯纳米片的形状记忆聚合物(SMP),制备出光热响应型纳米复合材料。设计重点在于利用近红外(NIR)光实现远程动态的形状转变控制,理论模型包含热机械重编程与光热效应分析。
2:样本选择与数据来源:
制备了不同石墨烯浓度(0%、4%、8%、12%、16%、20%)的SMP样本,生物评估采用小鼠神经外胚层(NE-4C)来源的神经干细胞(NSCs)。
3:0%、4%、8%、12%、16%、20%)的SMP样本,生物评估采用小鼠神经外胚层(NE-4C)来源的神经干细胞(NSCs)。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括流变仪(MCR 302,安东帕)、拉曼光谱仪(LabRAM HR Evolution,堀场科技)、扫描电镜(FEI FIBSEM)、差示扫描量热仪(TA仪器)、力学测试机(MTS Criterion Model 43)、NIR激光器(PSU-III-LED,808nm)、电化学工作站(DY2000系列,Digi-Ivy)、四探针方阻仪(R-CHEK)、共聚焦显微镜(卡尔蔡司LSM 710)及分光光度计(赛默飞)。材料包含双酚A二缩水甘油醚、癸胺、聚丙二醇双(2-氨基丙基)醚、石墨烯纳米片(Strem Chemicals公司)及细胞培养试剂。
4:3)、NIR激光器(PSU-III-LED,808nm)、电化学工作站(DY2000系列,Digi-Ivy)、四探针方阻仪(R-CHEK)、共聚焦显微镜(卡尔蔡司LSM 710)及分光光度计(赛默飞)。材料包含双酚A二缩水甘油醚、癸胺、聚丙二醇双(2-氨基丙基)醚、石墨烯纳米片(Strem Chemicals公司)及细胞培养试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过混合单体与石墨烯制备纳米复合墨水,经搅拌和超声处理后测量粘度。使用Autodesk123D设计3D结构,采用熔融沉积成型与挤出打印的双重打印技术成形。对样本进行固化处理并测试其热学、力学、电学及生物学特性。形状记忆测试通过弯曲样本后测量热或NIR刺激下的恢复率。细胞实验将NSCs接种于构建体上,评估其存活率、增殖及分化情况。
5:数据分析方法:
采用统计方法分析力学性能、热分析、电化学测量及细胞检测数据,软件包括TW力学数据处理软件及标准的光谱显微镜分析工具。
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