Bioprinting 101：水凝胶
简单的水凝胶
水凝胶是由交联聚合物链网络构成的大分子聚合物凝胶。水凝胶以亲水性单体为原料，通过链或逐步生长合成，再加上功能性交联剂来促进网络形成。网状结构以及空隙缺陷增强了水凝胶通过氢键吸收大量水的能力。因此，水凝胶本质上是自我修复的。它们也发展得坚固但具有很好的弹性机械性能。自我修复是指当旧的键在一种材料中被破坏时，新的键自发形成。自我修复的能力对生物打印和与身体相关的系统非常有吸引力。 人类生物学是一种基于生殖和自我修复成分的系统，因此对自愈剂和材料的需求是至关重要的。
水凝胶的化学结构允许发生各种化学反应。根据它们的成分，它们对各种刺激有反应，包括加热、酸碱度、光和其他化学试剂。在水凝胶内部的重要性质是保持其化学键结构和3D结构的同时，捕捉水的能力。
工程水凝胶
3D结构的稳定性对于3D打印是至关重要的。水凝胶在生物打印中的主要用途是作为组织工程中的支架。组织工程被定义为材料、工程和细胞的组合，以改善或替代生物器官。这需要找到合适的细胞类型，并在合适的条件下在合适的支架中培养。水凝胶是一种吸引人的支架材料，因为它们的结构与许多组织的细胞外基质相似，通常可以在相对温和的条件下加工，并且可以以微创方式输送。
合成水凝胶支架
在生物工程方面，用水凝胶创建支架可以通过两种方法完成：自然衍生或合成衍生。对于3D生物打印爱好者来说，采用合成方法是有益的。这些方法在化学和结构方面易于控制，这是可操作的属性。合成生物工程是在家庭环境中与3D生物打印相关的最可能的途径。在这种情况下进行实验更容易。通过易于操作的合成水凝胶，更容易为身体的不同区域创建特定的皮肤特性。
总之，水凝胶和3D生物打印的优势在合成方法中易于设计的材料方面是巨大的。这允许水凝胶材料的各种用途。在材料的背景下，它是最佳的，并为我们提供了很大的灵活性。我们将在下一篇文章中讨论不同的3D生物打印设置。这也将使我们能够理解机器背景下的水凝胶及其有益的原因，以及需要理解的一些局限性。
本文是Bioprinting 101系列的一部分，该系列希望教会人们如何在家中进行生物打印。