3D打印水凝胶作为一种新型增材制造产品,因其能够精细化制造坚韧水凝胶结构,有望为食品及其包装产业、生物医用产业、智能传感及软体机器人产业实现数字化、智能化提供可能。目前,相关3D打印水凝胶及其功能性应用研究主要集中于对墨水打印性能的优化、产品外观的调控或者应用开发,缺乏系统的水凝胶配方评估、结构设计、工艺参数确定及创新应用。为此,本文以环境友好的生物质基材料为基础,通过物理及化学方式增加高分子材料的交联位点,形成具有多重交联效果的3D打印水凝胶墨水,在此基础上,通过理论模拟,系统研究其可打印性能及抗菌性能。具体研究内容如下:基于天然高分子壳聚糖(chitosan)与明胶(gelatin)的结构特性,采用化学修饰合成具有光敏感基团的甲基丙烯酰化壳聚糖(CHMA)selleck Bafilomycin A1与甲基丙烯酰化明胶(GelMA),并通过简单的升温处理和混合形成水凝胶前驱体溶液,结合3D挤出打印及紫外光固化制备具有氢键交联与烯烃双键交联相结合的优良印刷精度和强度的CHMA/GelMA水凝胶墨水。采用流变学理论,研究温度、应变对水凝胶墨水模量与黏度的影响规律,结果发现,随着CHMA与GelMA浓度增加,水凝胶的温度敏感性、可打印性及印后保真度都会提升。所制备的10%GelMA与1%CHMA组分混合水凝胶前驱体溶液具有最为适合打印的特征:机械STING抑制剂强度最佳、清晰度高。为进一步探索3D打印水凝胶的应用效果及抗菌效果,在水凝胶中添加二维纳米材料实现光热杀菌作用。化学修饰MXene和天然纤维素木葡聚糖(XG)形成氨基化MXene(NH2-MXene)与醛基化木葡聚糖(OXG),制备出席夫碱键和氢键多重交联的纳米复合水凝胶。理论模拟和结果结果均表明,水凝胶中-NH2与-CHO摩尔比为5:1时,水凝胶具有最强的可打印性、成型性与光热转换性。利用近红外光(808 nm)照射5 min后,纳米复合水凝胶对金黄色葡萄球菌(S.aureus)与大肠杆菌(E.coli)表现出优异的光热杀菌效果,细菌杀除率分别为90%与70%,符合国标杀菌抑菌效果。此外,多次光热对细菌膜也存在较好的清除效果。该研究为食品及包装领域、医用领域Biotinylated dNTPs快速定制水凝胶结构、高效清除细菌提供可能性。