深圳先進(jìn)院等構(gòu)建出同軸3D打印高強(qiáng)度小口徑微管

來源：深圳先進(jìn)技術(shù)研究院

近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所體組織與器官退行性研究中心研究員阮長(zhǎng)順團(tuán)隊(duì)、潘浩波團(tuán)隊(duì)與天津大學(xué)材料學(xué)院教授劉文廣團(tuán)隊(duì)合作，在同軸3D打印構(gòu)建高強(qiáng)度小口徑微管領(lǐng)域獲得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Coaxial Scale-up Printing of Diameter-tunable Biohybrid Hydrogel Microtubes with High Strength，Perfusability and Endothelialization（《可規(guī)�；�同軸打印高強(qiáng)度、可灌注及促內(nèi)皮化的尺寸可控水凝膠微管研究》）為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。博士生梁青飛為論文第一作者，深圳先進(jìn)院為第一通訊單位。

目前，臨床上對(duì)小口徑管狀結(jié)構(gòu)支架（Φ < 6mm）的需求處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，給小口徑管狀組織的再生與重建領(lǐng)域帶來機(jī)遇及挑戰(zhàn)。盡管同軸三維（3D）打印技術(shù)在模擬構(gòu)建小口徑管狀結(jié)構(gòu)支架方面已取得進(jìn)展，但所構(gòu)筑的微管類結(jié)構(gòu)支架普遍存在力學(xué)性能不足、固有溶脹特性難以控制等缺點(diǎn)，阻礙其作為空心類組織修復(fù)支架的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

高強(qiáng)度水凝膠已被證實(shí)可作為3D打印的理想候選墨水，其構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支架，具有機(jī)械穩(wěn)定性，可用于承力組織再生與功能重塑重建。在3D打印高強(qiáng)度水凝膠前期研究中，深圳先進(jìn)院研究團(tuán)隊(duì)與劉文廣合作，實(shí)現(xiàn)3D打印高強(qiáng)度醫(yī)用水凝膠材料構(gòu)建骨-軟骨一體化修復(fù)支架（Advanced Science，2019，1900867；Advanced Functional Materials，2018，1706644）及促骨組織再生支架（ACS Biomaterials Science & Engineering，2017，3，1109-1118）。

△同軸3D打印小口徑微管示意圖及性能展示

在上述研究基礎(chǔ)上，該研究基于納米粘土（Nanoclay）/N-丙烯酰甘氨酸酰胺（NAGA）/明膠甲基丙烯酰（GelMA）構(gòu)筑一種氫鍵增強(qiáng)的高強(qiáng)度納米復(fù)合醫(yī)用水凝膠墨水，并證實(shí)其具有優(yōu)異可打印性能；結(jié)合3D同軸打印技術(shù)，構(gòu)建具有高韌性、超拉伸性、抗壓性、快速自恢復(fù)性能的小口徑微管，同時(shí)調(diào)控同軸通道的內(nèi)外徑可實(shí)現(xiàn)微觀尺寸可控性；基于溫和的打印工藝和墨水體系優(yōu)異的可打印性，該研究提出的制造方式具有規(guī)�；�生產(chǎn)潛能，可一次性連續(xù)生產(chǎn)微管達(dá)60cm以上；該微管展示出良好的生物學(xué)特性，可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的粘附、鋪展和內(nèi)皮化，為3D打印小口徑微管支架應(yīng)用于組織再生奠定基礎(chǔ)。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)及深圳市基礎(chǔ)研究等的資助。



論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202001485