在美国布朗大学(Brown University)的博士生托马斯·瓦伦丁(Thomas Valentin)和他的同事们在海藻酸盐溶液中加入了二价cations，产生了一种非共价交联的水凝胶，可以对多种刺激做出反应。这种生物相容性材料来源于藻类，用于创建临时的有序结构，可以作为制造更复杂结构的模板进一步使用。研究人员通过制造微流体通道证明了这一过程的多样性，并发现可降解的屏障可以直接移动细胞。
水凝胶作为具有高含水率的交联聚合物网络，在许多不同的研究领域都是一个很明显的选择。尽管含有大量的水，但由于被称为交联的聚合物链之间的强烈相互作用，它们将表现出固态的行为。然而，在所有领域中，水凝胶的使用受到缺乏对这些交联聚合物网络内部结构的控制的限制。
瓦伦丁和他的同事们使用了一种由海藻酸盐、金属阳离子盐和光引发剂组成的水凝胶溶液。在激光照射下，感光性的光引发剂使金属盐溶解在溶液中，产生了自由金属离子。这些cations与聚合物结合，由于它们的电荷，促进了聚合物链之间的离子交联。水凝胶的顺序层可以通过这种“自底向上”技术进行交联，这种技术称为光化，促进了三维结构的生产。优化的凝胶组成,研究人员使用光学3 d印刷制作了结构1.7毫米高垂直分辨率250μm。
与传统的基于聚合物间永久共价键的水凝胶交联路线相反，离子交联完全可逆，可以随需应变、瞬时快速、降解水凝胶材料。这种电荷相互作用是完全可逆的，通过螯合，离子与金属结合。含有螯合剂的溶液的加入将使金属离子与聚合物分离，从而破坏交联和水凝胶网络。
采用这种新方法后，海藻酸凝胶成功地镀上了一种次级材料;琼脂糖，一种从海藻中提取的水凝胶。琼脂在海藻酸凝胶中形成的特征已经形成。加入螯合剂后，会降解海藻酸凝胶模板。在这一过程中，琼脂糖凝胶仍然保持完整，有一个中空的通道，海藻酸凝胶曾经是。资深作家Ian Wong将这种模式和降解过程描述为“有点像乐高积木”。我们可以把聚合物连接在一起，构建三维结构，然后在生物相容的条件下再将它们重新分离。
利用材料的生物相容性、控制模式和海藻酸凝胶的降解，揭示了乳腺细胞的新细胞迁移行为。海藻酸水凝胶中形成的结构在空间上限制了细胞在特定区域内的生长。随后，海藻酸盐的降解将未被占领的区域呈现给细胞，并进入细胞。集体细胞的行为揭示出，最前面的细胞的迁移将会使最初的几何形状变直，这些形状最初是由细胞组成的。这些细胞在两天内移动到所有可用的区域，在整个模式和降解过程中没有显示出细胞活力的任何妥协。
未来的工作是提高空间分辨率，控制机械性能和降解动力学。这种三维图形技术的发展也为其他与离子交联的凝胶的形成打开了大门，使许多不同的研究领域发生了革命性的变化。
详细的工作报告在实验室的一个芯片上报告。
——文章发布于2017年10月31日
