De wetenschappelijke gemeenschap richt haar onderzoek op de meervoudige toepassingen van hydrogels, polymere materialen die een grote hoeveelheid water bevatten, die het potentieel hebben om de kenmerken van biologische weefsels te reproduceren. Dit aspect is vooral belangrijk op het gebied van regeneratieve geneeskunde, die de eigenschappen van deze materialen al heel lang herkent en gebruikt. Om effectief te worden gebruikt om organische weefsels te vervangen, hydrogels moeten aan twee essentiële vereisten voldoen:ze hebben een grote geometrische complexiteit, en na schade te hebben geleden, zelfstandig kunnen genezen, precies zoals levende weefsels.

De ontwikkeling van deze materialen kan nu gemakkelijker zijn, en goedkoper, dankzij het gebruik van 3D-printen:de onderzoekers van het team MP4MNT (Materials and Processing for Micro and Nanotechnologies) van het departement Toegepaste Wetenschappen en Technologie van de Politecnico di Torino, gecoördineerd door professor Fabrizio Pirri, hebben voor het eerst de mogelijkheid aangetoond om hydrogels te vervaardigen met complexe architecturen die in staat zijn tot zelfgenezing na een scheur, dankzij 3D-printen geactiveerd door licht. Het onderzoek is gepubliceerd door het prestigieuze tijdschrift Natuurcommunicatie in een artikel getiteld "3D-printed self-healing hydrogels via Digital Light Processing."

Tot nu toe, hydrogels met zelfherstellende of modeleerbare eigenschappen in complexe architecturen met behulp van 3D-printen waren al in het laboratorium gemaakt, maar in het onderhavige geval de ontdekte oplossing omvat beide kenmerken:architecturale complexiteit en het vermogen om zichzelf te herstellen na schade. In aanvulling, de hydrogel is gemaakt met materialen die op de markt verkrijgbaar zijn, verwerkt met behulp van een commerciële drukker, waardoor de voorgestelde aanpak uiterst flexibel en mogelijk overal toepasbaar is, het openen van nieuwe mogelijkheden voor ontwikkeling, zowel op het gebied van biomedische als zachte robotica.

Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het HYDROPRINT3D doctoraatsproject, gefinancierd door de Compagnia di San Paolo, in het kader van het initiatief "Gezamenlijke onderzoeksprojecten met topuniversiteiten", door de Ph.D. student Matteo Caprioli, onder supervisie van de DISAT-onderzoeker Ignazio Roppolo, in samenwerking met Professor Magdassi's onderzoeksgroep van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (Israël).

"Sinds vele jaren, " Ignazio Roppolo vertelt, "in de MP4MNT-groep, een onderzoekseenheid gecoördineerd door Dr. Annalisa Chiappone en ik is specifiek gewijd aan de ontwikkeling van nieuwe materialen die kunnen worden verwerkt met behulp van 3D-printen geactiveerd door licht. 3D-printen kan een synergetisch effect bieden tussen het ontwerp van het object en de intrinsieke eigenschappen van materialen, waardoor het mogelijk wordt om gefabriceerde artikelen met unieke kenmerken te verkrijgen. Vanuit ons perspectief, we moeten profiteren van deze synergie om de mogelijkheden van 3D-printen optimaal te ontwikkelen, zodat dit echt een onderdeel van ons dagelijks leven kan worden. En dit onderzoek past precies in deze filosofie."

Dit onderzoek is een eerste stap in de richting van de ontwikkeling van zeer complexe apparaten, die zowel de complexe geometrieën als de intrinsieke zelfherstellende eigenschappen in verschillende toepassingsgebieden kan benutten. Vooral, zodra de lopende biocompatibiliteitsstudies in het interdepartementale laboratorium PolitoBIOMed Lab van de Politecnico zijn verfijnd, deze objecten zullen zowel voor fundamenteel onderzoek naar cellulaire mechanismen als voor toepassingen op het gebied van regeneratieve geneeskunde kunnen worden gebruikt.