Name: 刺激响应水凝胶软机器人的四维打印 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-13T13:10:00.000+00:00
Duration: 5 min 43 s
Description: 了解四维打印技术制备刺激响应水凝胶软机器人的方法，该技术可制造毫米至厘米级智能变形软体机器人，应用于靶向药物递送和显微手术等生物医学工程领域。

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作者谨此感谢以下机构的支持：&#160;韩国国家研究基金会（NRF）资助，资金由韩国政府（MSIT）提供（编号：2022R1F1A1074266）。

这种刺激响应型软体抓手由三种不同类型的水凝胶组成：非刺激响应型丙烯酰胺（AAm）基水凝胶、热响应型N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）基水凝胶以及磁响应型铁磁水凝胶（图1）。这三种水凝胶油墨通过改进先前发表的方法制备而成29,30,31。本研究中呈现的数据可向通讯作者索取。
1. 水凝胶油墨的制备
<ol>
	<li>非刺激响应型丙烯酰胺（AAm）基水凝胶油墨（图1A）
	<ol>
		<li>使用磁力搅拌器将丙烯酰胺（AAm）、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）（见材料表）以及光引发剂2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮（见材料表）溶于去离子水（DI水）中，搅拌24小时。</li>
		<li>将剪切稀化剂Laponite RD纳米粘土和荧光素O-甲基丙烯酸酯染料（见材料表）在1,150 rpm条件下涡旋至少6小时，直至完全溶解。</li>
		<li>按每20 mL溶液总量配制特定质量的AAm基水凝胶油墨：1.576 g AAm、0.332 g BIS、1.328 g Laponite RD、0.166 g光引发剂、0.1 mg NaOH、0.1 mg荧光素O-甲基丙烯酸酯（见材料表）以及16.594 g去离子水。</li>
		<li>完全溶解后，使用注射器将AAm基水凝胶油墨转移至空的3D打印墨盒中（见材料表）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>刺激响应型N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）基水凝胶油墨（图1B）
	<ol>
		<li>使用磁力搅拌器将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）和光引发剂（见材料表）溶于去离子水中，搅拌24小时。</li>
		<li>将剪切稀化剂Laponite RD纳米粘土和罗丹明6G荧光素染料在1,150 rpm条件下涡旋至少6小时，直至完全溶解。</li>
		<li>按每20 mL溶液总量配制特定质量的NIPAM基水凝胶油墨：1.692 g NIPAM、0.02 g pNIPAM、1.354 g Laponite RD、0.034 g光引发剂、0.1 mg罗丹明6G（见材料表）以及16.92 g去离子水。</li>
		<li>完全溶解后，使用注射器将NIPAM基水凝胶油墨转移至空的3D打印墨盒中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>磁性水凝胶（ferrogel）油墨（图1C）
	<ol>
		<li>配制A液：将丙烯酰胺（AAm）、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）、氧化铁（Fe2O3）以及N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TMEDA）（见材料表）溶于去离子水中。</li>
		<li>注意各材料的质量百分比（wt%）：在1.2 mL去离子水中加入71% AAm、3.5% BIS和25.5% Fe2O3，并加入10 µL TMEDA促进剂。</li>
		<li>配制B液：将0.8 g过硫酸铵（APS，见材料表）溶于10 mL去离子水中。</li>
		<li>进行聚合反应时，将200 µL A液和5 µL B液加入一个微量离心管中。</li>
		<li>将微量离心管涡旋20秒。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 柔性混合抓手设计的优化
注意：椭圆形软体混合抓手由基于AAm的水凝胶外层、基于NIPAM的水凝胶内层以及一层铁磁凝胶上层组成（图1D）。整个椭圆形软体混合抓手使用AutoCAD软件设计（见材料表）。
<ol>
	<li>基于AAm的二维水凝胶层设计
	<ol>
		<li>在最外层绘制一个椭圆，其垂直轴为24 mm，水平轴为20 mm。</li>
		<li>以与步骤2.1.1中绘制图形相同的中心点，再绘制一个椭圆，其垂直轴为20.8 mm，水平轴为16.8 mm。</li>
		<li>绘制一条经过点（−8.24, 2）、（0, 6）和（8.24, 2）的三点圆弧，这些点位于椭圆中心点之外。</li>
		<li>裁剪被该圆弧分割出的椭圆上部较小部分。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>基于NIPAM的二维水凝胶层设计
	<ol>
		<li>以与步骤2.1.1中绘制图形相同的中心点，绘制一个椭圆，其垂直轴为20.2 mm，水平轴为16.4 mm。</li>
		<li>以与步骤2.1.1中绘制图形相同的中心点，绘制一个椭圆，其垂直轴为16.16 mm，水平轴为13.12 mm。</li>
		<li>绘制一条经过点（−7.86, 1.83）、（0, 5.6）和（7.86, 1.83）的三点圆弧，这些点位于椭圆中心点之外。</li>
		<li>绘制一条经过点（−5.47, 1.64）、（0, 3.18）和（5.47, 1.64）的三点圆弧，这些点位于椭圆中心点之外。</li>
		<li>裁剪被这些圆弧分割出的椭圆上部较小部分。</li>
		<li>为制作基座，绘制一条圆弧，其两个端点分别为距中心点（−4.75, −2.71）和（4.75, −2.71）的位置，且经过距中心点（0, −4.59）的另一点。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>二维铁磁水凝胶层设计
	<ol>
		<li>绘制一条经过点（−7, 4.92）、（0, 9.2）和（7, 4.92）的三点圆弧，这些点位于椭圆中心点之外。</li>
		<li>绘制一条经过点（−7, 4.92）、（0, 7.6）和（7, 4.92）的三点圆弧，这些点位于椭圆中心点之外。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>二维夹持器尖端设计
	<ol>
		<li>为制作夹持器的抓取部分，在椭圆底部的中心线两侧各切去0.8 mm。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>三维复合夹持器设计
	<ol>
		<li>将整体二维复合夹持器设计转化为三维结构：将响应性凝胶的基座部分拉伸0.8 mm，将非响应性凝胶、响应性凝胶的切割椭圆部分以及铁磁水凝胶部分均拉伸2.5 mm。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 柔性混合抓手的三维打印
<ol>
	<li>生成G代码30 使用Slic3r软件在步骤2中创建的每个结构（参见 材料表）采用0.4 mm的层高和10 mm/s的打印速度−1 打印速度，以及75%的填充密度。使用双打印头编辑G代码文件。</li>
	<li>将G代码文件保存至安全数字（SD）卡，并将其连接至3D打印机（参见 材料表以生成软体抓手的打印路径。</li>
	<li>将气泵压力控制器连接到3D打印机。</li>
	<li>分别选择直径为0.25 mm和0.41 mm的喷嘴尖端，用于NIPAM基水凝胶和AAm基水凝胶。</li>
	<li>将基于AAm的水凝胶 cartridge 连接到喷嘴1，将基于NIPAM的水凝胶 cartridge 连接到喷嘴2。</li>
	<li>检查两个墨盒的打印头在 z 轴上的位置是否一致。</li>
	<li>精确校准X和Y坐标，以避免两个喷嘴之间出现错位。</li>
	<li>将基于AAm的水凝胶打印压力设置为20–25 KPa，将基于NIPAM的水凝胶打印压力设置为10–15 KPa。</li>
	<li>当每个样品完全打印后，重复步骤 3.5–3.8（图2A).</li>
</ol>
4. 软混合抓手的紫外光固化
<ol>
	<li>在紫外光固化前，使用注射器将磁响应性铁磁凝胶墨水（按步骤1.3制备）注入3D打印软体抓手的目标细孔区域。</li>
	<li>注入铁磁凝胶后，将抓手结构置于波长为365 nm的紫外光源腔内照射6分钟。紫外光强度固定为4.9 mJ/s。</li>
	<li>紫外光固化后，将抓手结构转移至去离子水浴中至少24小时，直至其达到完全溶胀的平衡状态（图2B-D）。</li>
</ol>

<ol><li>Gracias, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli+responsive+self-folding+using+thin+polymer+films%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Stimuli responsive self-folding using thin polymer films.</a> Current Opinion in Chemical Engineering. 2 (1), 112-119 (2013).</li>
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</ol>

作者声明无利益冲突。

在软体混合抓手的材料选择方面，首先制备了一种多响应性材料体系，该体系由非刺激响应性的丙烯酰胺（AAm）基水凝胶、热响应性N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）基水凝胶以及磁响应性铁磁水凝胶（ferrogel）组成，从而使软体混合抓手具备可编程的运动和形状转变能力。由于具有热响应性的溶胀-去溶胀特性，当NIPAM基水凝胶与具有不同溶胀性能的水凝胶（如AAm基水凝胶）共同构成双层或双条状结构时，会表现出弯曲、折叠或起皱等行为1。此外，通过在水凝胶中嵌入氧化铁（Fe2O3）纳米颗粒，可使其具备磁响应性。重要的是，这种掺入Fe2O3的丙烯酰胺基铁磁水凝胶在实现磁响应性方面发挥关键作用，有助于驱动软体机器人在磁场作用下的运动。特别是，磁响应性水凝胶已被提出用于无系绳的水凝胶基软体机器人系统，可在动态复杂环境中提供侵入性更小的操作方式32。
重要的是，这种软体混合抓手需要三种水凝胶之间具有良好的粘附性。当粘附性较差时，...

刺激响应型软体机器人的发展在技术和理论层面均具有重要意义。刺激响应型软体机器人通常指由水凝胶、聚合物、弹性体或其复合材料构成的装置或系统，能够在外界刺激（如热、pH值和光）下发生形变1,2,3,4。在众多刺激响应型软体机器人中，基于N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）水凝胶的软体机器人可通过自发的形状转变实现所需的任务或交互功能5,6,7,8。通常，基于NIPAM的水凝胶具有较低的临界溶解温度（LCST），在接近生理温度（32 °C至36 °C）时，水凝胶体系内部会发生溶胀（LCST以下表现为亲水性）和去溶胀（LCST以上表现为疏水性）的性质变化9,10。在LCST陡峭的相变点附近，这种可逆的溶胀-去溶胀机制可驱动基于NIPAM水凝胶的软体机器人发生形状转变2。因此，热响应型NIPAM基水凝胶软体机器人在行走、抓取、爬行和感知等操作性能方面得到提升，这些功能在多功能操纵器、医疗健康系统和智能传感器中具有重要应用价值2,3,4,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21。
在制备响应性软体机器人时，三维（3D）打印技术已广泛采用直接逐层增材制造的方法22。多种材料，如塑料和柔软水凝胶，均可通过3D打印实现成型23,24。近年来，四维（4D）打印作为一种创新技术，在构建可编程形变的软体机器人方面受到广泛关注25,26,27,28。4D打印基于3D打印技术，其关键特征在于3D结构能够随时间改变其形状和性能。&#160;将4D打印与响应性水凝胶相结合，为开发智能三维器件提供了另一条创新途径：当受到适当的外部刺激触发（如热、pH、光、磁场和电场）时，这些器件可随时间发生形状变化25,26,27,28。利用多种响应性水凝胶发展该4D打印技术，为出现具有多功能性、更快响应速度和更高反馈灵敏度的可变形软体机器人提供了机遇。
本研究描述了一种由3D打印驱动的热响应型软体抓手的制备方法，该抓手具有形状转变和自主运动能力。值得注意的是，文中所述特定方法可用于制造多种多功能软体机器人，其整体尺寸范围可从毫米级至厘米级。最后，预计该方案可应用于多个领域，包括软体机器人（如智能驱动器和移动机器人）、柔性电子器件（如光电传感器和芯片实验室）以及医疗健康系统（如药物递送胶囊、活检工具和手术器械）。

<table><tbody><tr><td>2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮</td><td>Sigma Aldrich</td><td>410896-50G</td><td>Irgacure 2959，光引发剂</td></tr><tr><td>3D WOX 2X</td><td>sindoh</td><td>n/a</td><td>用于制造迷宫的3D打印机</td></tr><tr><td>丙烯酰胺</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>29-007</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>喷笔压缩机</td><td>WilTec</td><td>AF18-2</td><td></td></tr><tr><td>过硫酸铵</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A4418</td><td></td></tr><tr><td>Auto CAD</td><td>Autodesk</td><td>n/a</td><td>计算机辅助设计文件软件</td></tr><tr><td>BLX 紫外交联仪</td><td>BIO-LINK</td><td>U01-133-565</td><td></td></tr><tr><td>墨盒</td><td>CELLINK</td><td>CSC010300102</td><td></td></tr><tr><td>数字搅拌加热板</td><td>Corning</td><td>6798-420D</td><td></td></tr><tr><td>荧光素O-甲基丙烯酸酯</td><td>Sigma Aldrich</td><td>568864</td><td>AAm凝胶的染料</td></tr><tr><td>INKREDIBLE+ 生物打印机</td><td>CELLINK</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>三氧化二铁红</td><td>DUKSAN general science</td><td>I0231</td><td></td></tr><tr><td>Laponite RD</td><td>BYK</td><td>n/a</td><td>纳米黏土</td></tr><tr><td>微量离心管</td><td>SPL</td><td>60615</td><td></td></tr><tr><td>微型搅拌子</td><td>Cowie</td><td>27-00360-08</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N'-四甲基乙二胺</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7024-100ML</td><td></td></tr><tr><td>N,N'-亚甲基双丙烯酰胺</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M7279</td><td>&amp;ge;99.5%</td></tr><tr><td>N-异丙基丙烯酰胺</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>415324-50G</td><td></td></tr><tr><td>聚(N-异丙基丙烯酰胺)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>535311</td><td></td></tr><tr><td>罗丹明6G</td><td>Sigma Aldrich</td><td>R4127</td><td>NIPAM凝胶的染料</td></tr><tr><td>Slic3r 软件 (v1.2.9)</td><td>Slic3r</td><td>n/a</td><td>开源软件，用于将.stl文件转换为gcode</td></tr><tr><td>氢氧化钠颗粒</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5881</td><td></td></tr><tr><td>无菌高精度锥形生物打印喷嘴</td><td>CELLINK</td><td>NZ3270005001</td><td>22 G, 25 G</td></tr><tr><td>注射器</td><td>Korea vaccine</td><td>K07415389</td><td>10 CC 21 G (1-1/4 英寸)</td></tr><tr><td>涡旋混合器</td><td>DAIHAN</td><td>DH.WVM00030</td><td></td></tr></tbody></table>

刺激响应型水凝胶基软体机器人的四维打印

Four-Dimensional Printing of Stimuli-Responsive Hydrogel-Based Soft Robots

本方案描述了利用三维（3D）生物打印方法制备四维（4D）、时间依赖性、形状可变、刺激响应型软体机器人的过程。近年来，4D打印技术被广泛提出作为开发可变形软体机器人的创新方法。特别是，4D时间依赖性形状转变在软体机器人领域至关重要，因为它能够在外部刺激（如热、pH和光）触发下，在正确的时间和位置实现有效功能。基于这一理念，可打印刺激响应性材料（包括水凝胶、聚合物及复合材料），以实现智能可变形软体机器人系统。本方案可用于制备由热响应性材料组成的软体抓手 N基于N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）的水凝胶，其整体尺寸长度范围从毫米到厘米不等。本研究有望为智能软体机器人系统在智能操作装置（如夹持器、驱动器和抓取-放置装置）、医疗系统（如药物胶囊、活检工具和微手术器械）以及电子设备（如可穿戴传感器和微流控装置）中的多种应用提供新的研究方向。

在设计热响应型软体抓手时，主要考虑使用基于NIPAM的水凝胶，因其具有明显的低临界溶解温度（LCST），可表现出显著的溶胀-去溶胀特性9,10。此外，还引入基于AAm的水凝胶作为非刺激响应体系，以最大化软体复合抓手的形状转变能力，同时在多次加热和冷却过程中减少界面分层现象。特别地，需在聚合前完成铁磁水凝胶墨水的注入，以避免其与基于NIPAM的水凝胶结构发生分离。此外，将铁磁水凝胶整合至该复合体系中，可构建出具有磁场响应性的软体复合抓手，实现对磁场驱动运动的无束缚控制。
热响应开合的驱动行为是确定混合型抓手最优几何结构的主要考虑因素。首先，通过测量基于NIPAM和基于AAm的水凝胶在室温至60 °C之间的直径变化，评估其溶胀与去溶胀性能。根据对溶胀能力的验证结果，将基于AAm的水凝胶置于结构层的外侧，而将基于NIPAM的水凝胶置于响应层内部。本研究验证了多种不同结构形式的混合抓手的抓取功能，包括圆形和椭圆形几何结构。具体而言，选择整体呈椭圆形、内部嵌有扁平NIPAM基...

本文描述了一种用于制造智能刺激响应型软体机器人的4D打印策略。该方法可为实现智能可变形软体机器人系统（包括智能机械手、电子器件和医疗保健系统）提供基础。

本方案描述了利用一种……制备四维（4D）、随时间变化、可变形状、刺激响应型软体机器人的方法。

本方案有望为实现用于多种应用的智能型、可变形软体机器人系统提供新的研究方向。这种4D时间依赖性打印技术能够制造出具有广泛尺寸范围（从毫米到厘米级）的多种刺激响应型软体机器人。该4D生物打印技术可进一步拓展应用于医疗工程领域的靶向药物递送、微创伤手术以及微创活检。纯文本信息可能使读者产生歧义，因此视觉演示对于实现预期结果至关重要。制备非刺激响应性丙烯酰胺基水凝胶油墨时，将丙烯酰胺、交联剂和光引发剂溶于去离子水中，使用磁力搅拌器搅拌24小时。制备刺激响应性N-异丙基丙烯酰胺基水凝胶油墨时，将N-异丙基丙烯酰胺、丙基N-异丙基丙烯酰胺和光引发剂溶于去离子水中，使用磁力搅拌器搅拌24小时。然后将染料加入丙烯酰胺凝胶和N-异丙基丙烯酰胺凝胶中，并在1150转/分钟的条件下涡旋剪切剂Laponite RD，或至少六小时，直至完全稀释。随后按照文中提供的说明制备水凝胶墨水。在制备铁磁凝胶墨水时，首先根据文中所述方案配制A溶液和B溶液。进行聚合反应时，将200微升A溶液和5微升B溶液转移至微量离心管中，涡旋混合20秒。使用Slicer软件为此前通过优化夹持器设计所创建的每个结构生成G代码，设定层高为0.4毫米。填充密度为75%，打印速度为每秒10毫米。使用双打印头编辑G代码文件。将G代码文件保存至安全数字（SD）卡，然后连接到3D打印机。将基于丙烯酰胺和基于N-异丙基丙烯酰胺的水凝胶 cartridge 与相应的喷嘴连接后，检查两个 cartridge 的打印头是否处于 Z 轴的同一位置。然后精确校准 X 和 Y 坐标，以避免两个喷嘴之间出现错位。现在，将基于丙烯酰胺的水凝胶的打印压力设置为 20 至 25 千帕，将基于 N-异丙基丙烯酰胺的水凝胶的打印压力设置为 10 至 15 千帕。每个样品完全打印完成后，重复上述步骤以打印下一个样品。在紫外光固化前，使用注射器将具有磁响应性的铁磁凝胶墨水注入3D打印的软体抓手的指定薄孔区域。注入铁磁凝胶后，将抓手结构置于波长为365纳米的紫外光源照射 chamber 内，照射六分钟。紫外光固化后，将抓手结构转移至去离子水浴中，至少浸泡24小时，直至达到完全溶胀的平衡状态。该柔性混合抓手通过热响应驱动和磁驱动运动实现抓取与放置操作。当温度升高至低临界溶解温度（LCST）以上时，基于N-异丙基丙烯酰胺的水凝胶发生去溶胀并收缩，从而使抓手尖端闭合。相比之下，当温度降低至低临界溶解温度（LCST）以下时，由于基于N-异丙基丙烯酰胺的水凝胶发生溶胀，夹持器的尖端会打开。该夹持器还在充满去离子水的3D打印样品迷宫内展示了抓取与放置操作。夹持器在尖端张开状态下，通过外部磁体引导，从起始位置移动至目标鲑鱼卵处。当温度升至 40 摄氏度时，夹持器的尖端闭合，夹住鲑鱼卵。夹持器在握住鲑鱼卵的同时被引导移出迷宫，并在 25 摄氏度的室温下以尖端张开的状态，成功将完整的鲑鱼卵释放到目标区域。在对两个喷嘴之间的坐标点进行校准时，必须谨慎进行实验操作。该过程需要大量练习。本特定方案为实现精确可控、高灵敏度和多功能的智能刺激响应型软体机器人进一步的重大进展奠定了基础。

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科研

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工程

刺激响应水凝胶软机器人的四维打印

本文描述了利用数字微镜装置在常规细胞培养基底上进行动态掩模投影光刻，快速制备微加工神经培养系统的简单技术。这些培养系统可能更接近天然生物结构，且所述技术可针对多种应用进行调整。...

使用动态掩模投影光刻技术制备用于神经培养系统的微图案化水凝胶

采用生物打印机基于可牺牲模具制备出具有特定图案的水凝胶。首先用第二种水凝胶填充泊洛沙姆模具，随后将其洗脱，形成可被第三种水凝胶填充的孔隙结构。该方法利用泊洛沙姆快速洗脱和良好可打印性的特点，实现由生物聚合物构建复杂结构。...

打印热响应性反向模具以制备用于三维细胞培养的图案化双组分水凝胶

设计并制造了一种笛卡尔式生物打印机，可实现多种材料在精确且可重复的几何形状中的沉积，同时允许对环境因素进行控制。利用该三维生物打印机，可打印出复杂且具有活性的结构，并能够轻松实现重复制备。...

使用三喷头笛卡尔打印机进行细胞构建物生物打印的活性研究

荧光共振能量转移（FRET）成像是一种用于实时细胞生物学研究的有力工具。本文介绍了一种利用常规落射荧光显微镜在生理性的三维（3D）水凝胶微环境中进行FRET成像细胞的方法。同时描述了一种针对比率型FRET探针的分析方法，该方法在激活范围内可产生线性比率结果。...

三维水凝胶中的FRET成像

本方案描述了一种使用自动化机器人沉积系统的生物打印方法，该方法结合了刻蚀的拓扑引导线索与承载细胞的水凝胶生物墨水的精确沉积。打印的细胞被直接递送至刻蚀结构中，并能够感知并沿其定向排列。...

用于细胞表面引导与生物打印的自动化机器人分配技术

已开发出一种用于加工紫外光交联水凝胶的增材制造策略。该策略可实现微加工水凝胶结构的逐层组装，以及独立组件的集成组装，从而制备出包含可响应磁驱动运动部件的集成器件。...

一种用于简便快速制造含磁响应组分的水凝胶基微型机器的增材制造技术

本文介绍了一种明胶甲基丙烯酰胺的3D生物打印方法。...

基于明胶甲基丙烯酰胺水凝胶生物墨水的3D生物打印方案

采用软光刻技术，利用机械强度高且具有导电性的水凝胶制备一种仿生支架。微图案化水凝胶可实现心肌细胞的定向排列，从而产生特定方向的收缩作用。支架中还集成了柔性微电极，以实现对自搏动心肌组织的电学调控。...

仿生柔性机器人集成微电极

本方法涉及在允许活细胞共聚焦显微镜观察的同时，对嵌入硅橡胶中的三维软水凝胶进行单轴拉伸。文中展示了对外部和内部水凝胶应变以及纤维取向的表征。所开发的装置与实验方案可用于评估细胞对不同应变条件的响应。...

活体显微成像下三维水凝胶的可控应变

水凝胶形成过程中的剪切处理可产生微凝胶悬浮液，该悬浮液具有剪切变稀特性，但在去除剪切力后能迅速重构。此类材料已被用作生物打印复杂、含细胞结构的支撑基质。本文描述了用于制备支撑床及相容性生物墨水的方法。...

通过凝胶化过程中剪切处理形成琼脂糖流体凝胶用于悬浮3D生物打印

本文介绍了如何使用3D生物打印光可调水凝胶来研究细胞外基质硬化和成纤维细胞活化。...

3D生物打印光可调水凝胶以研究成纤维细胞活化

了解四维打印技术制备刺激响应水凝胶软机器人的方法，该技术可制造毫米至厘米级智能变形软体机器人，应用于靶向药物递送和显微手术等生物医学工程领域。

刺激响应型水凝胶基软体机器人的四维打印

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