近日，發表在《Advanced Materials》雜誌上的一篇論文稱，研究人員已經找到一種方法，可以製作出非常堅韌結實的水凝膠，而且這種材料也可以支持將細胞封裝在其結構內(nei) 。該論文的題目是《用高伸縮性堅韌水凝膠3D打印複雜的細胞化結構（3D Printing of Highly Stretchable and Tough Hydrogels into Complex, Cellularized Structures）》。

那麽(me) ，這一消息的重要性在哪裏呢？

最關(guan) 鍵的是，由於(yu) 該水凝膠變得更加堅韌、結實，它的可應用範圍將大大增加。而對於(yu) 3D打印領域來說，這意味著它能夠被3D打印，也既是它可以用於(yu) 更加精細的定製化生物製造。這些水凝膠將成為(wei) 製造軟機器人上的致動器的完美解決(jue) 方案。而最讓人感興(xing) 趣的是，這種“超級水凝膠”可用於(yu) 3D打印可置換關(guan) 節以及人類鼻子、耳朵軟骨。

“這種材料是一種真正的創新——可作為(wei) 3D打印新油墨的高強度生物相容性水凝膠。”麻省理工學院（MIT）副教授、論文的共同作者之一趙宣和（Xuanhe Zhao）稱。“具體(ti) 來說，它是由兩(liang) 種不同生物聚合物製成的複合材料。這兩(liang) 種材料每種單獨看來都十分脆弱，一旦你把它們(men) 放在一起，就會(hui) 變得非常堅韌和結實。這就像鋼筋與(yu) 混凝土的關(guan) 係。”

這些水凝膠的屬性與(yu) 人類軟骨相似，但性能遠遠優(you) 於(yu) 真正的人類軟骨。例如，它們(men) 可被3D打印成各種不同的形狀，比如金字塔、螺旋、中空立方體(ti) 等等。它們(men) 可以3D打印成一個(ge) 人的鼻子或耳朵的形狀，以及人體(ti) 關(guan) 節內(nei) 軟骨的形狀。尤其值得一提的是，該水凝膠的可壓縮率接近99%，從(cong) 下麵的視頻可以看到，一個(ge) 3D打印的水凝膠金字塔可以被壓縮至幾乎達到一張紙的厚度，放鬆之後它會(hui) 很容易地反彈到原來的形狀。它還能被拉伸至原有大小的5倍。

研究人員也能很容易地調整其粘度使其可以作為(wei) 3D打印材料。另外它的強度也比普通的人類軟骨強得多，這意味它可以成為(wei) 非常完美的人類關(guan) 節軟骨的替代材料。

之前的水凝膠除了無法3D打印之外，而要獲得堅韌的屬性就要加入一些特殊的化學品，這就幾乎無法用它們(men) 來封裝活細胞，因為(wei) 這些化學物質會(hui) 很快都讓它們(men) 死光光。

而這種新型的水凝膠能則能夠填裝各種活的細胞，比如幹細胞，而不會(hui) 使其受到任何損害。這就為(wei) 未來的醫療應用帶來各種各樣的可能性。

用該水凝膠材料在各種尺度下製造的結構，最小可達分子水平（上圖）。使用該材料3D打印出來的對象彈性非常好，它可以被壓平，然後彈回到原有形狀（下圖）

組成該超級水凝膠的聚合物之一提供了極端的彈性，而另一種聚合物則可以保證其在變形時不至於(yu) 像普通的脆性水凝膠那樣裂開。而研究人員還在這兩(liang) 種聚合物中加入了具有生物相容性的“納米粘土”，使得可以精準地控製該水凝膠從(cong) 3D打印機的噴嘴中流出。

目前，研究人員們(men) 正在努力完善這種材料的3D打印方法。當前的3D打印機已經能夠使用該材料以500微米的精度打印3D對象，預計這一精度將很快能夠進一步提高。