本技術涉及3d打印的結構體，即，用于可縫合柔性水凝膠材料的3d打印的互穿聚合物網絡(interpenetratingpolymernetwork，ipn)。背景互穿聚合物網絡(ipn)允許開發可以被縫合和操作(例如，彎曲、扭曲、屈曲)而不斷裂的水凝膠材料，以及可以用于灌注和通氣的水凝膠材料。需要可以3d打印的ipn作為可縫合柔性水凝膠材料，用于器官增材制造。概述本公開的系統和方法包括使用合成生物墨水3d打印的互穿聚合物網絡(ipn)，其用于可縫合柔性水凝膠材料。在實施方案中，先進制造的互穿聚合物網絡(advanced?manufacturedinterpenetrating?polymer?network，am-ipn)包含：一級(primary)聚合物網絡；二級(secondary)聚合物網絡，其中該二級聚合物網絡通過一個或更多個交聯(crosslink)與該一級聚合物網絡結合(bonded)。在實施方案中，一級聚合物網絡、二級聚合物網絡和一個或更多個交聯中的一種或更多種是使用合成生物墨水打印的。在實施方案中，合成生物墨水包含以下中的一種或更多種：hpa，約5％至約20％，以及其間的任何范圍或值；pegda6000，約5％至約20％，以及其間的任何范圍或值；tmpta912，約0.5％至約3％，以及其間的任何范圍或值；nap，約0.5％至約3％，以及其間的任何范圍或值；uv386a，約0.1％至約0.5％，以及其間的任何范圍或值；聚合物，約0.001％至約2.0％，以及其間的任何范圍或值；和水，其量作為余量。在實施方案中，聚合物包含以下中的一種或更多種：聚氧化乙烯(polyethyleneoxide，peo)、聚乙烯亞胺(polyethylenimine，pei)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，pvp)、聚乙烯醇(polyvinyl?alcohol，pva)及其組合。在實施方案中，聚合物是peo，其分子量為約100000至約4000000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是peo，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pei，其分子量為約25000至約75000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pei，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pvp，其分子量為約1000000至約1300000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pvp，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pva，其分子量為約89000至約98000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pva，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，合成生物墨水包含以下中的一種或更多種：hpa，其量為約5％至約20％，以及其間的任何范圍或值；pegda?3400，其量為約5％至約20％，以及其間的任何范圍或值；nap，其量為約0.5％至約3％；uv386a，其量為約0.1％至約0.5％，以及其間的任何范圍或值；聚合物，其量為約0.001％至約2.0％，以及其間的任何范圍或值；和水，其量作為余量。在實施方案中，聚合物包含以下中的一種或更多種：聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯亞胺(pei)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)及其組合。在實施方案中，聚合物是peo，其分子量為約100000至約4000000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是peo，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pei，其分子量為約25000至約75000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pei，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pvp，其分子量為約1000000至約1300000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pvp，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pva，其分子量為約89000至約98000，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，聚合物是pva，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值。在實施方案中，制備先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的方法包括：使用合成生物墨水和3d打印技術打印一級聚合物網絡、二級聚合物網絡和一個或更多個交聯中的一種或更多種；和組裝和/或打印am-ipn，以形成組裝的am-ipn。在實施方案中，合成生物墨水包含以下中的一種或更多種：聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯亞胺(pei)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)及其組合。在實施方案中，am-ipn以約50mw/cm2至約400mw/cm2以及其間的任何范圍或值進行打印。在實施方案中，合成生物墨水包含聚氧化乙烯(peo)，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值，并且am-ipn以50mw/cm2至約300mw/cm2、其間的任何范圍或值進行打印。在實施方案中，合成生物墨水包含聚乙烯亞胺(pei)，其量為約0.005％至約1％，以及其間的任何范圍或值，并且am-ipn以約150mw/cm2至約300mw/cm2以及其間的任何范圍或值進行打印。在實施方案中，合成生物墨水包含聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值，并且am-ipn以約50mw/cm2至約300mw/cm2以及其間的任何范圍或值進行打印。在實施方案中，合成生物墨水包含聚乙烯醇(pva)，其量為約0.005％至約2％，以及其間的任何范圍或值，并且am-ipn以約100mw/cm2至約300mw/cm2以及其間的任何范圍或值進行打印。在實施方案中，3d打印技術是數字光投影打印(digital?light?projectionprinting，dlp)、立體光刻(sterolithography，sla)打印技術、擠壓(extrusion)3d打印技術或選擇性激光燒結(selective?laser?sintering)3d打印技術中的一種或更多種或其組合。在實施方案中，3d打印技術是數字光打印(dlp)打印技術。在實施方案中，使用先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的方法包括：修飾am-ipn的表面以附著小氣道上皮細胞(saec)，以形成修飾的am-ipn。在實施方案中，該方法進一步包括：使用修飾的am-ipm進行灌注和通氣。本領域技術人員將理解，本概述僅是說明性的，并不旨在以任何方式進行限制。本文所述的裝置和/或程序的其他方面、創造性特征和優點(僅由權利要求限定)將在本文中闡述的詳細描述中并結合附圖變得顯而易見。附圖簡述本專利或申請文件含有至少一張彩色圖。在提出請求并支付所需費用后，美國專利商標局會提供帶有彩色圖的本專利或專利申請出版物的副本。本說明書中描述的主題的一個或更多個實施方式的詳情在附圖和以下描述中闡述。該主題的其他特征、方面和優點將從描述、附圖和權利要求中變得顯而易見。圖1a示出了含有8％pegda?3400的合成aa42生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了高交聯密度；圖1b示出了含有5％pegda?6000和3％三乙酸酯的合成ai28生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了中等交聯密度；圖1c示出了含有5％pegda?6000的合成602生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了低交聯密度；圖2a示出了用于配備omnicure光源和trios軟件包的ta儀器的空氣供應(airsupply)的照片；圖2b示出了圖2a的ta儀器的omnicure光源的照片。圖2c-1示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第一屏幕截圖，顯示了experiment(實驗)選項卡下的geometry(幾何)圖標。圖2c-2示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第二屏幕截圖，顯示了instrument(儀器)選項卡；圖2c-3示出了圖2a的ta儀器的trios軟件包的第三屏幕截圖，顯示了instrument選項卡下的inertia(慣性)(calibration(校準))和oscillatory(振蕩)(new?mapping(新映射))設置；圖2c-4示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第四屏幕截圖，顯示了calibration(校準)選項卡下的accessories(附件)設置；圖2c-5示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第五屏幕截圖，顯示了geometries(幾何形狀)選項卡；圖2c-6示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第六屏幕截圖，顯示了condition?options(條件選項)和設置；圖2c-7示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第七屏幕截圖，顯示了otherevent(其他事項)uv設置；圖2c-8示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第八屏幕截圖，顯示了oscillation?fast?sampling(振蕩快速采樣)設置；圖2d示出了合成al35、al36、al37和al38生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間(step?time)ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖；圖3a示出了用于配備trios軟件包的dma?850儀器的空氣供應。向dma儀器的空氣供應應為約60psi；圖3b示出了校準圖3a的dma?850儀器的底部夾具的照片；圖3c示出了圖3a-圖3b的dma?850儀器的trios軟件包的第一屏幕截圖，顯示了clamp?calibration(夾具校準)選項卡；圖3d示出了組裝圖3a-圖3b的dma?850儀器的壓縮裝置的底部的照片；圖3e示出了將圖3a-圖3b的dma儀器的頂部夾具與底部夾具對齊的照片；圖3f示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第二屏幕截圖，顯示了clamp?calibration選項卡；圖3g-1示出了dma?850儀器的屏幕截圖，顯示了float(浮動)圖標；圖3g-2示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第三屏幕截圖，顯示了sampledimensions(樣品尺寸)；圖3g-3示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第四屏幕截圖，顯示了dmacontrol(dma控制)選項卡；圖3h示出了合成aa42、al35(0.5％peo)、al36(0.1％peo)、aa42、al43(0.5％peo)、al44(0.1％peo)、al45(0.05％peo)和ai28生物墨水以及lung?g1中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變(strain)ε(％)vs應力(stress)σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較；圖3i示出了合成al35、al36和aa42生物墨水中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較；圖3j示出了合成al42、al45、ai28生物墨水和lung?g1中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較；圖3k示出了合成al45(3％三丙烯酸酯，0.05％peo)、al48(4％三丙烯酸酯，0.05％peo)、al49(3％三丙烯酸酯，0.01％peo)生物墨水和lung?g1中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較；圖4a示出了合成al35生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖4b示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖4c示出了合成al37生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖5示出了合成al45(能量為210mj)、al49(能量為90mj)和ai28(母液(parent))(能量為48mj)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖；圖6a示出了合成al45生物墨水(3％三丙烯酸酯，0.05％peo)中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了100.100致密環(dense?ring)，其平均脈管(vasculature)厚度為95.4±8.7μm；圖6b示出了合成al45生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了50.80致密環，其平均脈管厚度為48.8±10.1μm；圖7a示出了合成al49生物墨水(3％三丙烯酸酯，0.1％peo)的先進制造的水凝膠材料中先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了將水凝膠材料放置在生物反應器中以準備進行灌注和通氣；圖7b示出了圖7a的先進制造的水凝膠材料中的am-ipn的照片，顯示了灌注后和通氣過程中的水凝膠材料；圖8a示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的生物相容性測試(玻璃對照)的照片；圖8b示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的生物相容性測試(第1天)的照片，顯示了小氣道上皮細胞(saec)的附著；圖8c示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的生物相容性測試(第4天)的照片，顯示了小氣道上皮細胞(saec)的附著減少；圖9a示出了合成al48(4％三丙烯酸酯，0.05％peo)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的高交聯密度；圖9b示出了合成al49(3％三丙烯酸酯，0.1％peo)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖10示出了合成al60、al62、al364、al65和al66生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖；圖11示出了合成al60(功率(power)為50mw/cm2，時間為1900ms)、al62(功率為50mw/cm2，時間為750ms)、al62(功率為150mw/cm2，時間為500ms)、al62(功率為200mw/cm2，時間為500ms)生物墨水和lung?g1中聚乙烯亞胺(pei)750,000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖；圖12a示出了合成al60生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖12b是合成al61生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖12c是合成al62(功率為50mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖12d是合成al62(150mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖12e是合成al62(200mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖13a示出了合成al62(功率為50mw/cm2，時間為750ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖13b示出了合成al62(功率為100mw/cm2，時間為500ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖13c示出了合成al62(功率為150mw/cm2，時間為450ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖13d示出了合成al62(功率為200mw/cm2，時間為400ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖14示出了合成al68、al69、al70、al72、al73、al74和al?75生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖；圖15示出了合成al68(3％三丙烯酸酯，0.5％pvp)、al70(3％三丙烯酸酯，0.05％pvp)、al72(2％三丙烯酸酯，1％pvp)、al73(2％三丙烯酸酯，0.5％pvp)、al74(2％三丙烯酸酯，0.1％pvp)生物墨水和lung?g1中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖；圖16a示出了合成al68生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖16b是合成al70生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖16c是合成al72生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖16d是合成al73生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖16e是合成al74生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片；圖17a示出了合成al68生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片；圖17b示出了合成al70生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片；圖17c示出了合成al73生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片；圖18示出了合成al76和al?77生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖；圖19示出了合成al76、al77生物墨水和lung?g1中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖；圖20a示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為1000ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖20b示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低至中等交聯密度；圖20c示出了合成al77(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖21a示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為1000ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低交聯密度；圖21b示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為2500ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低至中等交聯密度；圖21c示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖22a示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖22b示出了合成al77(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度；圖23a示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的應力(kpa)的圖；圖23b示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的應變(％)的圖；圖23c示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的楊氏模量(kpa)的圖；以及圖24示出了水凝膠(狗骨(dogbone))材料的照片。詳細描述本發明的各種實施方案的以下詳細描述參考附圖，其示出了可以實踐本發明的具體實施方案。盡管已經詳細描述了本發明的示例性實施方案，但是應當理解，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，各種其他修改對于本領域技術人員而言是顯而易見的，并且本領域技術人員可容易地進行這些修改。因此，所附權利要求的范圍不限于本文所述的實例和描述，而是應將權利要求解釋為涵蓋本發明中可授予專利的新穎性的所有特征，包括本發明所屬領域的技術人員視為其等同物的所有特征。因此，本發明的范圍僅由所附權利要求以及這些權利要求所享有的等同方案的全部范圍來限定。先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)互穿聚合物網絡是一級網絡通過非共價鍵與二級網絡結合。圖1a示出了含有8％pegda?3400的合成aa42生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的高交聯密度。圖1b示出了含有5％pegda?6000和3％三乙酸酯的合成ai28生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的中等交聯密度。圖1c示出了含有5％pegda?6000的合成602生物墨水中的互穿聚合物網絡，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的低交聯密度。可以使用任何合適的合成生物墨水。例如，合適的合成生物墨水包括但不限于本文所述的aa42、ai15、ai28和aj55生物墨水。示例性生物墨水aa42生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda3400 7.6-8.4 lap 0.95-1.05 uv386a 0.114-0.126 水 76.84-84.92 總計 100 ai15生物墨水ai28生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 76.23-84.25 總計 100 aj55生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 1.9-2.1 nap 0.95-1.05 uv386a 0.171-0.189 水 76.78-84.86 總計 100 可以將任何合適的聚合物并入合成生物墨水中。例如，合適的聚合物包括但不限于聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯亞胺(pei)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和聚乙烯醇(pva)。示例性聚合物fs20?dlp?3d系統打印機的示例性生物墨水配方和打印設置聚氧化乙烯(peo)在這些實例中，將聚氧化乙烯(peo)聚合物并入aa42生物墨水(儲備液)中，如下所示。聚氧化乙烯4000000(0.5％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯4000000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。聚氧化乙烯1000000(0.5％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯1000000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。aa42生物墨水(儲備液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda3400 7.6-8.4 lap 0.95-1.05 uv386a 0.114-0.126 水 17.04-18.84 總計 35.21-38.91 在aa42生物墨水(儲備)溶液中，水濃度(water?concentration)輕微降低(與aa42生物墨水相比)，使得可以加入聚氧化乙烯聚合物儲備溶液以制備al35、al36、al37、al38和al39生物墨水。al35生物墨水al36生物墨水al37生物墨水al38生物墨水al39生物墨水al42生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tac 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 75.75-83.73 pei25000 25000 0.475-0.525 總計 100 al43生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tac 0.95-1.05 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 75.75-83.73 peo40000000 4000000 0.048-0.053 總計 100 al44生物墨水al45生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tac 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 75.75-83.73 peo40000000 4000000 0.048-0.053 總計 100 al47生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 4.75-5.25 pegda700 2.85-3.15 pegda6000 4.75-5.25 nap 1.43-1.58 uv386a 0.152-0.168 水 81.07-89.61 總計 100 al48生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tac 3.8-4.2 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 75.75-83.73 peo40000000 4000000 0.048-0.053 總計 100 流變學測試圖2a示出了用于配備有omnicure光源和trios軟件包的ta儀器的空氣供應的照片。向ta儀器的空氣供應應為約20psi至40psi空氣。圖2b示出了圖2a的ta儀器的omnicure光源的照片。圖2c-1示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第一屏幕截圖，顯示了experiment選項卡下的geometry圖標。圖2c-2示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第二屏幕截圖，顯示了instrument選項卡；并且圖2c-3示出了圖2a的ta儀器的trios軟件包的第三屏幕截圖，顯示了instrument選項卡下的inertia(calibration)和oscillatory(new?mapping)設置。在inertia設置下，接受新校準(calibration)讀數，因為該讀數是可接受的(例如，接近于先前的校準讀數)。在oscillatory設置下，校準新映射(new?mapping)。用放置在可以放置樣品的光源表面上的uv輻射計的黑色遮光罩來校準光源。圖2c-4示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第四屏幕截圖，顯示了calibration選項卡下的accessories設置。uv照射應為50％。為了校準光源，將uv輻射計測量的值輸入軟件(例如，56.2)并接受。圖2c-5示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第五屏幕截圖，顯示了geometries選項卡。選擇20mm平行板的幾何形狀。將合適的板放置在流變儀上。在inertia設置下，接受新校準讀數，因為該讀數是可接受的(例如，接近先前的讀數)。在friction(摩擦)設置下，接受新校準讀數，因為該讀數是可接受的(例如，接近先前的讀數)。降低流變儀，使其略高于樣品放置位置并選擇zero?gap(零間隙)圖標。將流變儀升高至加載間隙(loading?gap)。在geometries選項卡下，間隙設置為200μm，并且最小樣品體積設置為0.062ml。圖2c-6示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第六屏幕截圖，顯示了condition?options和設置。圖2c-7示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第七屏幕截圖，顯示了otherevent?uv設置。圖2c-8示出了圖2a-圖2b的ta儀器的trios軟件包的第八屏幕截圖，顯示了oscillation?fast?sampling設置。將75μl樣品加載到流變儀板的中央。用針輕輕戳氣泡以去除任何氣泡。間隙設置為200μm。每次實驗之前，降低黑色uv遮光罩以遮擋uv光。圖2d示出了合成al35、al36、al37和al38生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖。al35、al36、al37和al38生物墨水流變學數據 生物墨水 開始(onset)時間(s) 50s時的儲能模量 al35 20 4.42 al36 18.5 14.52 al37 17.5 16.73 al38 19 13.18 fs20?dlp?3d系統打印機的al35、al36、al37和al38生物墨水打印設置壓縮測試動態力學分析(dma)是經常用于表征材料特性的技術，可表征為大氣(atmosphere)、頻率、應力、溫度、時間及其組合的函數。壓縮測試使用dma?850儀器進行，該儀器設計用于測量剛性和軟性固體材料的粘彈特性(例如，模量、阻尼)。壓縮測試可以用于測量低模量至中等模量材料(包括凝膠和弱彈性體)的特性。樣品在壓縮測試期間必須承受靜態(預載)力。樣品應具有盡可能高的厚度與直徑比，具體取決于樣品制備和儀器限制。典型樣品是打印的盤(disc)(例如，直徑約8mm，厚度約3mm)。將打印的盤安裝在夾具中，夾具的一部分是固定的，另一部分連接至驅動電機，并且是可移動的。電機直接向打印的盤施加形變。根據線性區域中應力(kpa)與應變(％)的斜率計算壓縮模量，該線性區域通常為初始應變的0％至10％。為了確保在線性區域內計算斜率，模量的r2值應在約0.95至約0.99之間。壓縮破壞強度和應變是打印的盤破壞時的最大應力(kpa)和最大應變(％)的值。圖3a示出了用于配備有trios軟件包的dma?850儀器的空氣供應。向dma儀器的空氣供應應為約60psi。圖3b示出了校準圖3a的dma?850儀器的底部夾具的照片。dma儀器的底部夾具應在壓縮測試之前進行校準。將底部夾具安裝到dma儀器上，并用內六角扳手擰緊，直至底部夾具對齊且穩定。圖3c示出了圖3a-圖3b的dma?850儀器的trios軟件包的第一屏幕截圖，顯示了clamp?calibration選項卡。關閉dma儀器的爐(furnace)。校準底部夾具的質量(mass)并接受。圖3d示出了組裝圖3a-圖3b的dma?850儀器的壓縮裝置的底部的照片。校準底部夾具的質量之后，組裝壓縮裝置的底部，并用內六角扳手將其擰緊到位。圖3e示出了將圖3a-圖3b的dma儀器的頂部夾具與底部夾具對齊的照片。安裝底板之后，將頂部夾具與底部夾具對齊，并使用內六角扳手將其擰緊到位。圖3f示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第二屏幕截圖，顯示了clamp?calibration選項卡。一旦板完全對齊，校準夾具的順應性(compliance)并接受。順應性值應小于1μn/m才可接受。圖3g-1示出了dma?850儀器的屏幕截圖，顯示了float圖標。設置夾具之后，應校準夾具。按下float圖標以使頂部夾具浮動。這確保頂部夾具輕輕地在打印的盤上。在壓縮測試之前，應將打印的盤在1x?dpbs中保存過夜。緊接在將打印的盤放入夾具之前，應使用kimwipe輕輕吸去多余的1x?dpbs。圖3g-2示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第三屏幕截圖，顯示了sampledimensions。使用游標卡尺測量打印的盤的直徑和厚度。將測量結果輸入trios軟件包中。將打印的盤放置在底部夾具和頂部夾具之間，確保打印的盤放置在夾具之間的中心。將可移動的頂部夾具放下，以輕輕接觸打印的盤。在procedure(程序)選項卡下，應輸入期望的壓縮參數(例如，最終應變百分比、應變率)。典型的壓縮測試以約20％應變/分鐘進行。圖3g-3示出了圖3a-圖3b和圖3d-圖3e的dma?850儀器的trios軟件包的第四屏幕截圖，顯示了dmacontrol選項卡。輸入打印的盤(例如，水凝膠)的0.05n預載力。壓縮測試可以用敞口爐進行。一旦打印的盤開始出現破壞(例如，斷裂)，壓縮測試可以停止。在壓縮測試停止之后，可以根據線性區域(例如，約0％至約10％應變)內的應力-應變曲線斜率計算楊氏模量。可以在破壞點處計算極限壓縮應變(％)和強度(kpa)。應計算約六個打印的盤的平均值，以獲得楊氏模量和破壞應變。圖3h示出了合成aa42、al35(0.5％peo)、al36(0.1％peo)、aa42、al43(0.5％peo)、al44(0.1％peo)、al45(0.05％peo)和ai28生物墨水和lung?g1中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較。圖3i示出了合成al35、al36和aa42生物墨水中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較。圖3j示出了合成al42、al45、ai28生物墨水和lung?g1中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較。圖3k示出了合成al45(3％三丙烯酸酯、0.05％peo)、al48(4％三丙烯酸酯、0.05％peo)、al49(3％三丙烯酸酯、0.01％peo)生物墨水和lung?g1中聚氧化乙烯(peo)4000000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖，顯示了生物墨水中peo濃度的比較。圖4a示出了合成al35生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖4b示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖4c示出了合成al37生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。al35生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 2945.1 188.91 2751.15 170.74 3228.81 199.01 2152.97 134.12 2769.71 173.20 al36生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 4910.25 308.44 2481.46 145.35 2655.55 150.95 3010.47 193.83 3078.87 181.54 2834.68 165.00 3161.88 190.85 圖5示出了合成al45(能量為210mj)、al49(能量為90mj)和ai28(母液)(能量為48mj)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖。圖6a示出了合成al45生物墨水(3％三丙烯酸酯，0.05％peo?4000000)中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了100.100致密環，其平均脈管厚度為95.4±8.7μm。圖6b示出了合成al45生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了50.80致密環，其平均脈管厚度為48.8±10.1μm。圖7a示出了合成al49生物墨水(3％三丙烯酸酯，0.1％peo?4000000)的先進制造的水凝膠材料中先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了將水凝膠材料放置在生物反應器中以準備進行灌注和通氣。al49生物墨水將水凝膠材料放置在生物反應器中；并將用于脈管和氣道的管從生物反應器的藍色蓋子插入。這測試了水凝膠材料在管周圍擴張(expand)的能力。圖7b示出了圖7a的先進制造的水凝膠材料中的am-ipn的照片，顯示了灌注后和通氣過程中的水凝膠材料。生物相容性測試打印了al36生物墨水打印的盤(例如，水凝膠)(例如，直徑約8cm，厚度約3mm)。將小氣道上皮細胞接種在打印的盤(例如，水凝膠)上。這是在透明底部細胞培養板中進行的。在每個時間點，將打印的盤(例如，水凝膠)放置在顯微鏡下，以確定小氣道上皮細胞附著是否仍在發生以及小氣道上皮細胞是否保持未染色。圖8a示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的生物相容性測試(玻璃對照)的照片。圖8b示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的生物相容性測試(第1天)的照片，顯示了小氣道上皮細胞(saec)的附著。圖8c示出了合成al36生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的生物相容性測試(第4天)的照片，顯示小氣道上皮細胞(saec)的附著減少。縫合測試使用45mm規格的針頭，將針頭穿過先進制造的水凝膠材料(capsulent)的固體部分。檢查水凝膠材料(capsulent)是否有任何開裂。此測試的目的是查看水凝膠材料是否可以被縫合而不開裂或散開。圖9a示出了合成al48(4％三丙烯酸酯，0.05％peo)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的高交聯密度。圖9b示出了合成al49(3％三丙烯酸酯，0.1％peo)生物墨水中聚氧化乙烯(peo)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中互穿聚合物網絡的中等交聯密度。al35生物墨水在表面修飾過程中膨脹并崩解。然而，al36生物墨水在表面修飾過程中保持完整，但到第4天時顯示小氣道上皮細胞(saec)的附著減少。aa42生物墨水可形成生物墨水中的高交聯密度的互穿聚合物網絡。因此，聚氧化乙烯(peo)聚合物可以在互穿聚合物網絡中緊密結合。聚乙烯亞胺(pei)在這些實例中，將聚乙烯亞胺(pei)聚合物并入ai28生物墨水(儲備液)中，如下所示。聚乙烯亞胺(pei)750000(50％pei儲備溶液)將聚乙烯亞胺(pei)750000溶解于水中，并在600rpm下混合，然后加入其他組分。聚乙烯亞胺(pei)25000(50％pei儲備溶液)將聚乙烯亞胺(pei)25000溶解于水中，并在600rpm下混合，然后加入其他組分。ai28生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 76.23-84.25 總計 100 al60生物墨水(儲備液)al60生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) 水 47.86-52.90 al60(儲備液) 47.14-52.10 總計 100 al61生物墨水al62生物墨水al63生物墨水al64生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) pei25000 25000 pei25000–408727 0.095-0.105 水 47.77-52.79 al60(儲備液) 47.14-52.10 總計 100 al65生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) pei25000 25000 pei25000–408727 0.048-0.053 水 47.81-52.85 al60(儲備液) 47.14-52.10 總計 100 al66生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) pei25000 25000 pei25000–408727 0.475-0.525 水 47.39-52.37 al60(儲備液) 47.17-52.10 總計 100 流變學測試流變學測試如上所討論，并如圖2a-圖2c-8所示。圖10示出了合成al60、al62、al364、al65和al66生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖。al60、al62、al64、al65和al66生物墨水流變學數據 生物墨水 開始時間 50s時的儲能模量 al60 2.5 12.81 al62 2.5 12.39 al64 2.5 20.21 al65 2.5 16.79 al66 2.5 18.92 fs20?dlp?3d系統打印機的al60生物墨水打印設置 基層 b 單位 區域層 e 單位 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 暴露時間 1500 ms 暴露時間 1200 ms 泵送距離 300 μm 泵送距離 300 μm 運行時間 1500 ms 運行時間 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 停機時間 1000 ms 停機時間 1500 ms 停機時間間歇 2000 ms 停機時間間歇 2000 ms fs20?dlp?3d系統打印機的al61生物墨水打印設置 基層 b 單位 區域層 e 單位 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 暴露時間 1000 ms 暴露時間 800 ms 泵送距離 300 μm 泵送距離 300 μm 運行時間 1500 ms 運行時間 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 停機時間 1000 ms 停機時間 1500 ms 停機時間間歇 2000 ms 停機時間間歇 2000 ms fs20?dlp?3d系統打印機的al62(50mw/cm2)生物墨水打印設置 基層 b 單位 區域層 e 單位 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 功率 50 <![cdata[mw/cm²]]> 暴露時間 100 ms 暴露時間 7500 ms 泵送距離 300 μm 泵送距離 300 μm 運行時間 1500 ms 運行時間 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 停機時間 1000 ms 停機時間 1500 ms 停機時間間歇 2000 ms 停機時間間歇 2000 ms fs20?dlp?3d系統打印機的al62(150mw/cm2)生物墨水打印設置fs20?dlp?3d系統打印機的al62(200mw/cm2)生物墨水打印設置 基層 b 單位 區域層 e 單位 功率 200 <![cdata[mw/cm²]]> 功率 200 <![cdata[mw/cm²]]> 暴露時間 1000 ms 暴露時間 500 ms 泵送距離 300 μm 泵送距離 300 μm 運行時間 1500 ms 運行時間 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 運行時間間歇 1500 ms 停機時間 1000 ms 停機時間 1500 ms 停機時間間歇 2000 ms 停機時間間歇 2000 ms 膨脹測試打印了al36生物墨水打印的盤(例如，水凝膠)(例如，直徑約8cm，厚度約3mm)。在浸泡之前對打印的盤進行稱重(即初始重量)。緊接在稱重之前，應使用kimwipe從打印的盤輕輕吸去任何多余的樹脂。將打印的盤放置于24孔板中。向每個孔中加入1x?dpbs++至打印的盤的約5x體積(即，8mm?x?3mm的打印的盤的體積為約150μl，因此，應向每個孔中加入約1ml的1x?dpbs++)。應在37℃下將打印的盤浸泡在1x?dpbs++中24小時后進行稱重(即24小時后的最終重量)。緊接在稱重之前，應使用kimwipe從打印的盤上輕輕吸去任何多余的1x?dpbs++。可以計算膨脹％，如下所示：向每個孔中加入新鮮的1x?dpbs++。為了繼續膨脹測試，應在37℃下將打印的盤浸泡在1x?dpbs++中直至4天或7天后再次進行稱重(即4天或7天后的最終重量)。al62生物墨水在37℃下的膨脹數據壓縮測試壓縮測試如上所討論，并如圖3a-圖3g-3所示。圖11示出了合成al60(功率為50mw/cm2，時間為1900ms)、al62(功率為50mw/cm2，時間為750ms)、al62(功率為150mw/cm2，時間為500ms)、al62(功率為200mw/cm2，時間為500ms)生物墨水和lung?g1中聚乙烯亞胺(pei)750,000的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖。圖12a示出了合成al60生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖12b是合成al61生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖12c是合成al62(功率為50mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度。圖12d是合成al62(150mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的中等交聯密度。圖12e是合成al62(200mw/cm2)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度。al60生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 3796.09 286.60 4427.06 261.01 4435.10 286.20 2818.34 172.02 3811.92 132.85 4159.17 161.70 3907.94 216.73 al62(50mw/cm2，2750ms)生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 3224.50 183.94 1888.31 94.14 1902.74 85.04 2686.84 153.69 4899.90 256.91 2834.02 154.58 2906.05 154.72 al62(150mw/cm2，500ms)生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 3830.12 211.54 4232.07 233.76 5645.61 265.12 3123.30 172.02 3811.92 218.95 4959.65 263.49 4267.11 227.48 al62(200mw/cm2，2500ms)生物墨水壓縮數據al62生物墨水以50mw/cm2進行打印時，產生比al60生物墨水(儲備液)更軟的水凝膠；并且al62生物墨水以150mw/cm2進行打印時，產生比al60生物墨水(儲備液)更堅韌的水凝膠。al60生物墨水(儲備液)以150mw/cm2和200mw/cm2進行打印時，聚乙烯亞胺(pei)聚合物被并入其中。縫合測試使用45mm規格的針頭，將針頭穿過先進制造的水凝膠材料(capsulent)的固體部分。檢查水凝膠材料(capsulent)是否有任何開裂。此測試的目的是查看水凝膠材料是否可以縫合而不開裂或散開。圖13a示出了合成al62(功率為50mw/cm2，時間為750ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度。圖13b示出了合成al62(功率為100mw/cm2，時間為500ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的低交聯密度。圖13c示出了合成al62(功率為150mw/cm2，時間為450ms)生物墨水中聚乙烯亞胺(pei)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pei的互穿聚合物網絡的中等交聯密度。al62生物墨水以50mw/cm2和100mw/cm2進行打印時，未通過縫合測試。然而，al62生物墨水以150mw/cm2和200mw/cm2進行打印時，通過縫合測試。聚乙烯吡咯烷酮(pvp)在這些實例中，將聚乙烯吡咯烷酮(pvp)聚合物并入ai28和aj55生物墨水中，如下所示。pvp聚合物具有大側鏈，因此，該聚合物可能導致ai28生物墨水僵硬。聚乙烯吡咯烷酮(pvp)130000ai28生物墨水(儲備液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 76.23-84.25 總計 100 al67生物墨水al68生物墨水al69生物墨水al70生物墨水ai19生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 4.75-5.25 pegda6000 4.75-5.25 pegda575 2.85-3.15 nap 1.9-2.1 uv386a 0.133-0.147 水 80.62-89.10 總計 100 al59生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 4.75-5.25 pegda6000 4.75-5.25 nap 1.52-1.68 uv386a 0.114-0.126 水 75.75-83.73 總計 100 al71生物墨水ai15生物墨水aj55生物墨水(儲備液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 1.9-2.1 nap 0.95-1.05 uv386a 0.171-0.189 水 76.78-84.86 總計 100 ai15生物墨水(儲備液)al72生物墨水al73生物墨水al74生物墨水al75生物墨水流變學測試流變學測試如上所討論，并如圖2a-圖2c-8所示。圖14示出了合成al68、al69、al70、al72、al73、al74和al?75生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖。流變學數據 生物墨水 開始時間 50s時的儲能模量 al68 3 16.77 al69 3.5 17.97 al70 2 18.71 al72 3 17.39 al73 3 20.67 fs20?dlp?3d系統打印機的al68、al70、al72、al73和al74生物墨水打印設置壓縮測試壓縮測試如上所討論，并如圖3a-圖3g-3所示。圖15示出了合成al68(3％三丙烯酸酯，0.5％pvp)、al70(3％三丙烯酸酯，0.05％pvp)、al72(2％三丙烯酸酯，1％pvp)、al73(2％三丙烯酸酯，0.5％pvp)、al74(2％三丙烯酸酯，0.1％pvp)生物墨水和lung?g1中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖。圖16a示出了合成al68生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖16b是合成al70生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖16c是合成al72生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖16d是合成al73生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。圖16e是合成al74生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片。al68生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 3204.69 199.05 4373.49 251.27 3337.19 184.19 2879.96 181.19 4374.83 260.40 4347.76 263.93 3752.98 223.47 al70生物墨水壓縮數據al72生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 3423.97 209.84 3032.70 155.24 3281.38 207.95 3695.25 183.57 3231.84 188.50 3150.41 176.93 3302.59 187.01 al73生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 4027.78 255.23 3852.70 234.92 4421.14 207.95 3695.25 239.71 4094.71 236.51 3533.24 212.05 3937.47 231.061 al74生物墨水壓縮數據將聚乙烯吡咯烷酮(pvp)聚合物并入ai28生物墨水(儲備液)和aj55生物墨水(儲備液)中。al73生物墨水具有最佳韌性(toughness)和最高的最大應變，同時保持柔軟性(flexibility)。縫合測試使用45mm規格的針頭，將針頭穿過先進制造的水凝膠材料(capsulent)的固體部分。檢查水凝膠材料(capsulent)是否有任何開裂。此測試的目的是查看水凝膠材料是否可以縫合而不開裂或散開。圖17a示出了合成al68生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片。圖17b示出了合成al70生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片。圖17c示出了合成al73生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片。al70生物墨水未通過縫合測試。然而，al68和al73生物墨水通過縫合測試。聚乙烯醇(pva)在這些實例中，將聚乙烯醇(pva)聚合物并入ai28生物墨水(儲備液)中，如下所示。聚乙烯醇(pva)(2％pvp儲備溶液)將聚乙烯醇(pva)加入水中，在200℃下加熱，并在200rpm下混合，然后并入生物墨水中。ai28生物墨水(儲備液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) hpa 9.5-10.5 pegda6000 4.75-5.25 tmpta912 2.85-3.15 nap 1.52-1.68 uv386a 0.152-0.168 水 76.23-84.25 總計 100 al76生物墨水al77生物墨水流變性測試流變性測試如上所討論，并如圖2a-圖2c-8所示。圖18示出了合成al76和al77生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的步進時間ts(s)vs儲能模量g’(kpa)的圖。流變學數據 生物墨水 開始時間(s) 50s時的儲能模量 al76 23 19.55 al77 23 20.62 fs20?dlp?3d系統打印機的al76和al77生物墨水打印設置壓縮測試壓縮測試如上所討論，并如圖3a-圖3g-3所示。圖19示出了合成al76、al77生物墨水和lung?g1中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的應變ε(％)vs應力σε(kpa)的圖。圖20a示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為1000ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低交聯密度。如圖20a所示，以50mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)聚合物未被并入ai28生物墨水(儲備液)中。圖20b示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低至中等交聯密度。如圖20b所示，以100mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)被并入ai28生物墨水(儲備液)中。圖20c示出了合成al77(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度。如圖19c所示，以100mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)被并入ai28生物墨水(儲備液)中。圖21a示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為1000ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低交聯密度。如圖21a所示，以50mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)聚合物未被并入ai28生物墨水(儲備液)中。圖21b示出了合成al76(功率為50mw/cm2，時間為2500ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的低至中等交聯密度。如圖21b所示，以100mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)被并入ai28生物墨水(儲備液)中。圖21c示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度。如圖21c所示，以100mw/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)被并入ai28生物墨水(儲備液)中。al76生物墨水壓縮數據al77生物墨水壓縮數據 曲線下面積 最大應變％ 2483.12 159.09 2662.50 158.69 3775.61 237.50 3441.43 210.37 3403.70 222.92 2508.97 148.43 3046.06 189.50 以50m/w/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)聚合物未被并入ai28生物墨水(儲備液)中。然而，以100m/w/cm2進行打印時，聚乙烯醇(pva)聚合物被并入ai28生物墨水(儲備液)中。縫合測試使用45mm規格的針頭，將針頭穿過先進制造的水凝膠材料(capsulent)的固體部分。檢查水凝膠材料(capsulent)是否有任何開裂。此測試的目的是查看水凝膠材料是否可以縫合而不開裂或散開。圖22a示出了合成al76(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pva的互穿網絡的中等交聯密度。圖22b示出了合成al77(功率為100mw/cm2，時間為700ms)生物墨水中聚乙烯醇(pva)的先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的縫合測試照片，顯示了生物墨水中pva的互穿聚合物網絡的中等交聯密度。al76和al77生物墨水通過縫合測試。互穿聚合物網絡混合物在這些實例中，將聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和聚乙烯醇(pva)聚合物中的一種或更多種并入合成生物墨水中，如下所示。聚合物聚氧化乙烯(peo)在這些實例中，將聚氧化乙烯(peo)聚合物并入aw55生物墨水(儲備液)中，如下所示。聚氧化乙烯4000000(0.5％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯4000000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。聚氧化乙烯400000(0.5％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯400000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。聚乙烯100000(0.5％peo儲備溶液)將聚乙烯100000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合。聚乙烯醇(pva)聚乙烯醇100000(4％pva儲備溶液)將聚乙烯醇(pva)加入水中，在200℃下加熱，并在200rpm下混合，然后并入生物墨水中。聚氧化乙烯100000(2％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯100000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。聚氧化乙烯200000(2％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯200000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。氧化乙烯4000000(0.4％peo儲備溶液)將聚氧化乙烯1000000聚合物加入水中，在100℃下加熱，并在600rpm下混合，然后并入生物墨水中。aw55雙重生物墨水(儲備液)aw77生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 50 47.5-52.5 三乙酸酯 peo 100000 0.095-0.105 peo 400000 0.095-0.105 peo 4000000 0.095-0.105 水 47.22-52.19 總計 100 aw78生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 三乙酸酯 peo 100000 0.475-0.525 peo 400000 0.475-0.525 peo 4000000 0.475-0.525 水 46.08-50.93 總計 100 aw79生物墨水(4％pva儲備溶液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 三乙酸酯 0.95-1.05 pva 100000 4 11.88-13.13 水 34.87-38.54 總計 100 aw80生物墨水(4％pva儲備溶液)aw81生物墨水(4％pva儲備溶液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 三乙酸酯 pva 100000 4 47.5-52.5 水 總計 100 aw82生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 peo 4000000 9.5-10.5 水 38-42 總計 100 aw83生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 peo 4000000 4.75-5.25 水 42.75-47.25 總計 100 aw84生物墨水(2％peo儲備溶液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55stock 47.5-52.5 peo 100000 2 9.5-10.5 水 38-42 總計 100 aw85生物墨水(2％peo儲備溶液)aw86生物墨水(2％peo儲備溶液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 peo 200000 2 4.75-5.25 水 42.75-47.25 總計 100 aw87生物墨水(0.4％peo儲備溶液) 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 peo 4000000 0.4 4.75-5.25 水 42.75-47.25 總計 100 aw93生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 pvp 混合物 1.43-1.58 水 46.08-50.93 總計 100 aw97生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 pvp 混合物 1.43-1.58 hema 0.048-0.053 水 46.03-50.87 總計 100 aw98生物墨水 試劑 分子量(mw) 登記號 儲備溶液(％) 量(％) aj55儲備液 47.5-52.5 喹啉黃 pva 100000 47.5-52.5 水 總計 100 aw99生物墨水fs20?dlp?3d系統打印機的aw99生物墨水(含2/0.3％pi/染料)打印設置膨脹測試觀察生物墨水水凝膠(狗骨)的膨脹24小時。aw93生物墨水水凝膠(狗骨)膨脹了約30％，因此，hpa從10％降至7％。壓縮測試壓縮測試如上所討論，并如圖3a-圖3g-3所示。壓縮破壞強度和應變是打印的盤破壞時的最大應力(kpa)和最大應變(％)的值。aw93生物墨水(180mw/cm2，1s)aw99生物墨水(180mw/cm2，1s)圖23a示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的應力(kpa)的圖。圖23b示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的應變(％)的圖。圖23c示出了合成aw55、aw99和ai28生物墨水中聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的楊氏模量(kpa)的圖。圖24示出了水凝膠(狗骨)材料的照片。制備先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的方法用于制備先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的方法包括：a)使用合成生物墨水和3d打印技術打印一級聚合物網絡、二級聚合物網絡和一個或更多個交聯中的一種或更多種；b)組裝和/或打印如本文所述的am-ipn，以形成組裝的am-ipn。在實施方案中，3d打印技術是數字光投影打印(dlp)、立體光刻(sla)打印技術、擠壓3d打印技術或選擇性激光燒結3d打印技術中的一種或更多種或其組合。在實施方案中，3d打印技術是數字光打印(dlp)打印技術。使用先進制造的互穿聚合物網絡(am-ipn)的方法使用先進制造的互穿網絡(am-ipn)的方法包括：a)修飾am-ipn的表面以附著小氣道上皮細胞(saec)，以形成修飾的am-ipn。在實施方案中，該方法進一步包括：b)使用修飾的am-ipm進行灌注和通氣，如本文所述。本文所述的實施方案和實例是為了最好地解釋本發明及其實際應用，從而使得本領域技術人員能夠制備和利用本發明。然而，本領域技術人員將認識到，前述描述和實例僅出于說明和示例的目的而提供。所述描述并非旨在窮舉或將本發明限制于所公開的精確形式。在不背離以下權利要求的精神和范圍的情況下，根據上述教導可以進行許多修改和變化。本發明特別旨在與以下權利要求及其等同方案一樣廣泛。本文中以單數形式指稱的系統和方法的實施方式或元件或行為的任何指稱均可以包括含有復數個這些元件的實施方式，并且本文中以復數形式對任何實施方式或元件或行為進行的任何指稱均可以包括僅含有單個元件的實施方式。單數或復數形式的指稱并非旨在將當前公開的系統或方法、其組分、行為或元件限制為單一或復數配置。基于任何信息、行為或元件而對任何行為或元件進行的指稱可以包括該行為或元件至少部分基于任何信息、行為或元件的實施方式。如本文所用，術語“近似”、“約”、“基本上”以及類似術語旨在具有與本公開的主題所屬領域的普通技術人員的常見和公認用法相一致的廣泛含義。閱讀本公開的本領域技術人員應當理解，這些術語旨在允許對所描述和所要求保護的某些特征的描述不會將這些特征的范圍限制在所提供的精確數值范圍內。因此，這些術語應被解釋為表明對所描述和所要求保護的主題的非實質性或無關緊要的修改或改變被認為屬于如所附權利要求中所述的本公開的范圍內。應當注意，如本文所用，用于描述各種實施方案的術語“示例性”及其變體旨在表明這些實施方案是可能的實施方案的可能實例、代表或例釋(并且這些術語并非旨在暗示這些實施方案必然是卓越的或最優秀的實例)。如本文所用，術語“耦合的”及其變體意指兩個構件直接或間接地相互連接。這種連接可以是穩定的(例如，永久的或固定的)或可移動的(例如，可拆卸的或可釋放的)。這種連接可以通過將兩個構件直接彼此耦合來實現，也可以通過使用單獨的中間構件以及相互耦合的任何另外的中間構件將兩個構件彼此耦合來實現，或者通過使用與兩個構件中的一個一體成形作為單個整體的中間構件將兩個構件彼此耦合來實現。如果“耦合的”或其變體被另外的術語修飾(例如，直接耦合的)，則以上提供的“耦合的”的一般定義將由另外的術語的普通語言含義修飾(例如，“直接耦合的”意指兩個構件連接而沒有任何單獨的中間構件)，導致比以上提供的“耦合的”的一般定義更窄的定義。這種耦合可以是機械的、電的或流體的。本文公開的任何實施方式均可以與任何其他實施方式相結合，并且對“實施方式”、“一些實施方式”、“替代實施方式”、“各種實施方式”、“一個實施方式”等的指稱不一定是互相排斥的，并且旨在表明與該實施方式相關描述的特定特征、結構或特性可以被包括在至少一個實施方式中。如本文所用，這些術語不一定均指稱相同的實施方式。任何實施方式均可以以與本文公開的方面和實施方式相符合的任何方式，包括性或排他性地與任何其他實施方式進行組合。對“或”的指稱可以被解釋為包括性含義，即使用“或”描述的任何術語可以表示所述術語中的單個、多于一個或所有。以連接詞列舉的術語中的至少一個的指稱可以解釋為包括性的“或”，以指示所述術語中的單個、多于一個或所有。例如，“‘a’和‘b’中的至少一個”的指稱可以包括僅‘a’、僅‘b’以及‘a’和‘b’兩者。還可以包括除了‘a’和‘b’之外的元件。本文中對元件位置的指稱(例如，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”)僅用于描述附圖中各個元件的方向。應當注意，根據其他示例性實施方案，各種元件的方向可能不同，并且本公開旨在涵蓋這種變化。盡管圖和描述可以示出方法步驟的特定順序，但是這些步驟的順序可以與所描繪和描述的不同，除非上文另有規定。此外，除非上文另有規定，否則兩個或更多個步驟可以同時或部分同時進行。這種變化可以取決于例如所選的軟件和硬件系統以及設計者的選擇。所有這些變化均在本公開的范圍內。同樣，所述方法的軟件實施可以通過標準編程技術來實現，使用基于規則的邏輯和其他邏輯來實現各種連接步驟、處理步驟、比較步驟和決策步驟。在附圖、詳細說明或任何權利要求中的技術特征后面帶有參考標記的情況下，這些參考標記是為了提高附圖、詳細說明和權利要求的可理解性而被引入的。因此，無論是否存在這些參考標記均不會對任何權利要求要素的范圍產生任何限制作用。本文所述的系統和方法可以在不背離其特性的情況下以其他特定形式實現。前述實施方式僅用于說明而非限制所述系統和方法。因此，本文所述的系統和方法的范圍由所附權利要求而不是前述描述表示，并且權利要求的等同方案的含義和范圍內的變化也包含在其中。

背景技術：

技術實現思路