Impression par extrusion d'hydrogels d'entrelacement ionique-covalent avec une grande ténacité

L'impression tridimensionnelle (3D) d'hydrogels a récemment été étudiée pour des applications en ingénierie tissulaire. Une limitation majeure dans l'utilisation des hydrogels synthétiques est leur faible robustesse mécanique, mais le développement d'hydrogels « résistants » en conjonction avec des techniques de fabrication additive accélérera l'avancement de nombreuses technologies, y compris la robotique douce, les implants bioniques, les capteurs et les systèmes de libération contrôlée. Cet article démontre que les gels d'entrelacement ionique-covalent (ICE) peuvent être fabriqués par un processus d'impression par extrusion modifié qui facilite la photopolymérisation in situ. Les propriétés rhéologiques des solutions précurseurs d'hydrogels d'alginate-acrylamide ont été caractérisées pour élaborer des formulations adaptées à l'impression par extrusion. Une gamme de ces hydrogels imprimés a été préparée et leur performance mécanique ainsi que leur comportement de gonflement ont été évalués. Les gels ICE présentent une performance mécanique remarquable car les liaisons croisées ioniques dans le réseau de biopolymères agissent comme des liaisons sacrificielles qui dissipent l'énergie sous contrainte. Les gels ICE imprimés ont un travail d'extension de 260 ± 3 kJ m−3. Le gonflement des hydrogels dans l'eau a un effet néfaste sur leurs propriétés mécaniques, cependant, le gonflement des hydrogels dans une solution de chlorure de calcium comme technique de post-traitement réduit les effets du gonflement des hydrogels dans l'eau. L'intégration du processus d'impression par extrusion modifié avec les technologies existantes d'impression 3D en plastique permettra la fabrication de dispositifs fonctionnels.