【專題總結(jié)】基于近場直寫打印的高精度支架設(shè)計(jì)制造及應(yīng)用

來源： EngineeringForLife

為了實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的功能化突破和應(yīng)用，生物3D打印的研究正逐步從“形似”向“神似”過渡。這不僅需要功能性生物墨水和打印結(jié)構(gòu)的活化，而且需要將這些元素整合到新的打印策略中，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生物打印的功能化。上期總結(jié)了EFL團(tuán)隊(duì)在生物墨水（GelMA）和打印結(jié)構(gòu)活化的研究工作，本期將總結(jié)團(tuán)隊(duì)在高精度打印方面的工作，歡迎交流合作。

為了體外構(gòu)建在細(xì)胞功能誘導(dǎo)上起關(guān)鍵作用的微/納結(jié)構(gòu)，需要提高生物打印技術(shù)的分辨率。將傳統(tǒng)靜電紡絲與3D打印結(jié)合產(chǎn)生的近場直寫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)超細(xì)纖維的打印。如何將近場直寫技術(shù)與功能化應(yīng)用結(jié)合起來？近些年，EFL團(tuán)隊(duì)圍繞細(xì)胞功能誘導(dǎo)目標(biāo)，通過高精度異質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及制造，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞的定向誘導(dǎo)；通過多尺度支架的一次打印，實(shí)現(xiàn)了高生物相容性和力學(xué)強(qiáng)度兼具的支架制造；通過將近場直寫技術(shù)與凝膠芯片結(jié)合，衍生出了新的水凝膠材質(zhì)的微納結(jié)構(gòu)的制造，并成功應(yīng)用在構(gòu)建全血管網(wǎng)絡(luò)芯片上。

1. Materials & Design(IF=5.77)
高精度異質(zhì)結(jié)構(gòu)支架的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
一句話概括：提出了一種通過減少“滯后現(xiàn)象”誤差的超細(xì)纖維沉積過程優(yōu)化策略，為高精度3D打印支架設(shè)計(jì)及路徑規(guī)劃提供新的思路和研究方向。
論文信息：Jin Yuan, Gao Qing, Xie Chaoqi,et al.Fabrication of heterogeneous scaffolds using melt electrospinning writing:Design and optimization. Materials & Design, 2019.

2. Materials & Design(IF=5.7)
高精度異質(zhì)結(jié)構(gòu)支架調(diào)控細(xì)胞生長

一句話概括：提出了變纖維直徑和變纖維陣列的高精度異質(zhì)結(jié)構(gòu)支架制造，并應(yīng)用于細(xì)胞定向行為和生長速度的控制，為細(xì)胞功能化提供了純結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)的思路。
論文信息：Xie Chaoqi, Gao Qing, Wang Peng, et al. Structure-induced cell growth by 3D printing of heterogeneous scaffolds with ultrafine fibers. Materials & Design, 2019.

3. Materials Science & Engineering C(IF=4.9)
多尺度3D打印高生物相容性及力學(xué)強(qiáng)度兼具的高精度支架

一句話概括：打印多級(jí)支架架構(gòu)，超細(xì)支架（3微米直徑）提升支架的生物兼容性、常規(guī)尺寸支架（100微米直徑）提供足夠的力學(xué)強(qiáng)度。
論文信息：Gao Qing, Xie Chaoqi, Wang Peng, et al. 3D printed multi-scale scaffolds with ultrafine fibers for providing excellent biocompatibility. Materials Science and Engineering: C, 2019.

4. Biofabrication(IF=7.236)
近場直寫助力高精度凝膠芯片制造

一句話概括：針對(duì)生物脆性水凝膠材料，基于近場直寫技術(shù)發(fā)展了全新的無損脫模思路，可實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的低成本、高質(zhì)量制造。
論文信息：Lv Shang, Nie Jing, Gao Qing, et al. Micro/nano fabrication of brittle hydrogels using 3D printed soft ultrafine fiber molds for damage-free demolding. Biofabrication, 2019.

5. Materials Horizons(IF=14.3)
近場直寫助力全血管網(wǎng)絡(luò)芯片制造

一句話概括：利用近場直寫技術(shù)，在水凝膠上首次構(gòu)建了完整的血供循環(huán)系統(tǒng)（動(dòng)脈-毛細(xì)血管-靜脈），證明毛細(xì)血管也是可以體外構(gòu)建的。
論文信息：Nie J, Gao Q, Xie C, et al. Construction of multi-scale vascular chips and modelling of the interaction between tumours and blood vessels[J]. Materials Horizons, 2019.