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The Printability‐Healing Paradox: Navigating Material Design Trade‐Offs in 3D‐Printable, Self‐Healing Hydrogels for Tissue Engineering

自愈水凝胶 组织工程 材料科学 生物材料 纳米技术 再生医学 流变学 生物医学工程 纳米复合材料 计算机科学 仿生学 3D打印 智能材料 生物材料 生物相容性材料 设计要素和原则 生化工程 软质材料 材料设计
作者
Prince Kumar,Anikesh Kumar,Shailly Saini,Arvind M. Kayastha
出处
期刊:Advanced Healthcare Materials [Wiley]
卷期号:15 (15): e05346-e05346 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adhm.202505346
摘要

3D-printed self-healing hydrogels represent a significant advancement in regenerative medicine. Long-lasting, patient-tailored tissue scaffolds that evolve with native tissues may result. Preventing unwanted biomaterial growth is a major concern. The "Printability-Healing Paradox" is the central challenge, involving a trade-off between rheological properties for high-fidelity 3D printing and dynamic network features for self-healing. Resolving the paradox requires understanding hydrogel bioinks, chemical tools for self-healing (e.g., Schiff base, Diels-Alder, and hydrogen bonding), and rheological requirements for printability (e.g., shear-thinning and yield stress). Our review has explored advanced material design strategies, including multi-network architectures, nanocomposite reinforcement, and orthogonal crosslinking chemistries, to address this issue. Case studies in neuro, musculoskeletal, and cutaneous tissue engineering demonstrated how these methods might improve tissue-specific bio-functionality and alleviate problems. Designing smart materials is crucial for the profession to address the Printability-Healing Paradox. Developing multi-material printing platforms, AI-driven bioink design, and 4D characteristics will enable therapeutic structures that mimic biological organisms and adapt to the body.
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