3d凝胶是什么胶

3D凝胶是一种特殊的凝胶材料，具有三维立体结构，其分子间相互交错，形成一种网状结构，从而具有更好的稳定性和强度。其特点是可以在任何方向上自由延展和收缩，且具有较强的粘附性和柔韧性，可用于制作复杂的模型和零部件。3D凝胶广泛应用于医疗、工程和艺术等领域，其高精度和高性能的特点深受人们喜爱。

水凝胶是一种具有亲水性的三维网状交联结构的高分子网络体系。水凝胶性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水，具有良好的生物相容性和生物降解性。自从20世纪50年代由Wichterle等首次报道后，就被广泛地应用于组织工程、药物输送、3D细胞培养等医药学领域。

水凝胶根据交联方式不同，分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。物理凝胶是指通过静电力、氢键、疏水相互作用等分子间作用力交联形成的水凝胶。这种水凝胶力学强度低，温度升高会转变成溶胶。化学交联水凝胶是指通过共价键将聚合物交联成网络的凝胶。和物理凝胶相比，化学交联水凝胶稳定性较好，力学性能优异。根据来源不同，水凝胶又可分为天然水凝胶和合成水凝胶。天然水凝胶在多方面具有优势，但是稳定性较差。

水凝胶凭借良好的生物相容性广泛地应用于药物输送、组织再生等医药学领域。特别是在生物3D打印中，水凝胶发挥了巨大作用，有着不可取代的地位。

水凝胶的制备方式

制备水凝胶的方法很多，有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、反相悬浮聚合、乳液集合、反相微乳液聚合等。以下选取比较主流的几个制备方式进行介绍

1.本体聚合

这是一种只有单体本身在引发剂或催化剂、热、光、辐射等作用下进行聚合的方法。

制造水凝胶所使用的单体多为液体，少量是固体和气体。例如丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腊的 聚合等均可按此方法进行。本体聚合的方法简单、产品纯度高，可根据需要制成相应形状的产品，但有反应热难以排除，反应后产物粘稠，难以出料，颗粒大等问题。

2.溶液聚合

这是一种单体先溶于适当的溶剂中然后引发聚合反应的方法，称为溶液聚介。

溶剂能溶解单体和反应后的聚合物，通过进一步加入交联剂交联就可得到吸水性水凝胶。溶液聚合存在的突出问题是：聚合中后期体系粘度高、传热散热慢、搅拌困难，另外还冇聚合速率低、 聚合物分子量偏低、某些溶剂回收成本等问题。

3.悬浮聚合

悬浮聚合又称珠状聚合，是指借机械搅拌或剧烈振荡使单体呈液滴状分散于水中进行聚合反应的方法，需要分散剂维持稳定。悬浮聚合中的单体应不溶或难溶于水，其产物也不溶于水。

其方法是需加入分散剂以防止液滴之间的粘结，采用难溶于水易溶于单体的油溶性引发剂。这种方法具有体系粘度低，容易散热，操作较简单，产物分子量较高，产品均匀等优点。但产品会残留有少量分散剂。

4.反相悬浮聚合

反相悬浮聚合是以油性溶剂为分散介质，单体或高分子物质的水溶液作为水和液滴进行聚合的方法。

所采用的单体或高分子物质应是亲水性或水溶性的，引发剂多为水溶性的。目前，反相悬浮聚合是合成SAP最重要的也是最普遍的方法。它不仅克服了溶液聚合的传热和搅拌问题，同时还有高聚合速率和高分子量的优点，反应条件也比较温和，副反应较少。反应后需除去未反应单体、低分子产物及其中残留的溶剂。

常见问题：水凝胶结构体中细胞活率低该怎么办？

首先，我们需要确认选用的墨水是否适合细胞的生长，具体操作方法：直接将墨水与细胞按比例混合，移液器吸出滴至培养皿中，培养观察（此过程是为了排除上机打印对细胞的损伤）；

然后，确认墨水对细胞生长无明显影响后，我们就要考虑是否在打印过程中“暴力操作”导致细胞存活率不高（此处需对照下表，仔细回忆，认真反省），具体表现为：

1)细胞在上机打印前已经状态不佳（为了赶进度，不顾细胞状态直接上机打印；

2)打印过程耗时太长（墨水已经配制好了，发现缺东少西，等所有东西准备好了，一个小时已经过去了；

3)长时间处于过凝胶状态（墨水已经处于过凝胶状态，不断增大挤出压力，“暴力”打印；

4)交联时间过长（总是担心打印结构强度不够，过度延长交联时间；

如果有以上几种行为，相信此刻你已经明白为什么细胞总是状态不佳，如果能在打印过程中认真总结并优化各个打印环节，相信细胞活率一定能直线上升。