深圳先進院等構(gòu)建出同軸3D打印高強度小口徑微管

來源：深圳先進技術(shù)研究院

近日，中國科學院深圳先進技術(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順團隊、潘浩波團隊與天津大學材料學院教授劉文廣團隊合作，在同軸3D打印構(gòu)建高強度小口徑微管領(lǐng)域獲得新進展。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，深圳先進院為第一通訊單位。

目前，臨床上對小口徑管狀結(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)支架方面已取得進展，但所構(gòu)筑的微管類結(jié)構(gòu)支架普遍存在力學性能不足、固有溶脹特性難以控制等缺點，阻礙其作為空心類組織修復支架的醫(yī)學應(yīng)用。

高強度水凝膠已被證實可作為3D打印的理想候選墨水，其構(gòu)建復雜結(jié)構(gòu)的支架，具有機械穩(wěn)定性，可用于承力組織再生與功能重塑重建。在3D打印高強度水凝膠前期研究中，深圳先進院研究團隊與劉文廣合作，實現(xiàn)3D打印高強度醫(yī)用水凝膠材料構(gòu)建骨-軟骨一體化修復支架（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)筑一種氫鍵增強的高強度納米復合醫(yī)用水凝膠墨水，并證實其具有優(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、快速自恢復性能的小口徑微管，同時調(diào)控同軸通道的內(nèi)外徑可實現(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60cm以上；該微管展示出良好的生物學特性，可促進內(nèi)皮細胞的粘附、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)。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、中科院青年創(chuàng)新促進會及深圳市基礎(chǔ)研究等的資助。



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