Sebuah tim di Universitas Virginia telah mengembangkan hidrogel baru yang dapat dicetak 3D berdasarkan polietilena glikol (PEG) yang dapat diregangkan secara signifikan namun tetap kompatibel dengan sel-sel tubuh. Hasil kerja Laboratorium Soft Biomatter yang dipimpin oleh Liheng Cai, yang dipublikasikan di Advanced Materials, menargetkan aplikasi dalam pengobatan regeneratif, depot obat, dan dalam jangka panjang, teknologi baterai.
PEG sudah mapan dalam biomedis, tetapi hingga saat ini sebagian besar telah digunakan sebagai jaringan kristal rapuh yang hanya dapat diubah bentuknya secara terbatas. Kelompok yang dipimpin oleh penulis pertama Baiqiang Huang secara fundamental mengubah arsitektur material: alih-alih rantai linier, para peneliti mengandalkan apa yang disebut polimer “sikat botol yang dapat dilipat”. Dalam hal ini, makromolekul membawa rantai samping yang fleksibel yang dapat dilipat seperti akordeon dan dibuka kembali di bawah beban tarik. Hal ini menciptakan jaringan yang menggabungkan kekuatan tinggi dengan elastisitas yang nyata.
“Kelompok kami menemukan polimer ini dan menggunakan arsitektur ini untuk menunjukkan bahwa bahan apa pun yang dibuat dengan cara ini sangat mudah direnggangkan,” kata Liheng Cai. “Kami dapat mengubah bentuk lampu UV untuk menciptakan begitu banyak struktur yang rumit,” kata Huang.
Dari sudut pandang teknis, kuncinya adalah bahwa arsitektur ini dapat dibuat dari campuran prekursor menggunakan sinar UV dalam beberapa detik. Bahan ini dapat disusun lapis demi lapis dan oleh karena itu cocok untuk mencetak geometri yang rumit secara 3D. Bergantung pada kondisi pemrosesan, hidrogel lunak atau elastomer bebas pelarut dapat diproduksi yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang berbeda, misalnya untuk struktur pengganti organ atau implan fleksibel.
Dalam kultur sel, tim menunjukkan bahwa jaringan PEG baru kompatibel dengan sel dan oleh karena itu dapat dianggap sebagai bahan perancah untuk jaringan buatan.
“Sifat ini menyoroti material baru ini sebagai elektrolit solid-state berkinerja tinggi yang menjanjikan untuk teknologi baterai canggih,” kata Cai. “Tim kami terus mengeksplorasi potensi perluasan penelitian dalam teknologi baterai solid-state.”
Kelompok ini melihat bidang aplikasi lain dalam elektrolit polimer padat. Dibandingkan dengan bahan yang sudah ada, sistem ini menunjukkan kelenturan yang lebih besar sekaligus menawarkan peningkatan konduktivitas pada suhu kamar. Untuk manufaktur aditif, pendekatan ini berarti bahwa struktur yang kuat secara mekanis, biokompatibel, dan pada saat yang sama konduktif dapat dicetak secara khusus – kombinasi yang sama menariknya untuk implan masa depan dan perangkat penyimpanan energi.
