我國科學家構建出同軸3D列印高強度小口徑微管

2020-09-24 中國科學院科技產業網

近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫藥與技術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列印構建高強度小口徑微管領域獲得新進展。

相關研究成果以Coaxial Scale-up Printing of Diameter-tunable Biohybrid Hydrogel Microtubes with High Strength，Perfusability and Endothelialization（《可規模化同軸列印高強度、可灌注及促內皮化的尺寸可控水凝膠微管研究》）為題，發表在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構支架（Φ < 6mm）的需求處於供不應求的狀態，給小口徑管狀組織的再生與重建領域帶來機遇及挑戰。

儘管同軸三維（3D）列印技術在模擬構建小口徑管狀結構支架方面已取得進展，但所構築的微管類結構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學應用。

高強度水凝膠已被證實可作為3D列印的理想候選墨水，其構建複雜結構的支架，具有機械穩定性，可用於承力組織再生與功能重塑重建。

同軸3D列印小口徑微管示意圖及性能展示

在3D列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3D列印高強度醫用水凝膠材料構建骨-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）。

在上述研究基礎上，該研究基於納米粘土（Nanoclay）/N-丙烯醯甘氨酸醯胺（NAGA）/明膠甲基丙烯醯（GelMA）構築一種氫鍵增強的高強度納米複合醫用水凝膠墨水，並證實其具有優異可列印性能；結合3D同軸列印技術，構建具有高韌性、超拉伸性、抗壓性、快速自恢復性能的小口徑微管，同時調控同軸通道的內外徑可實現微觀尺寸可控性；

基於溫和的列印工藝和墨水體系優異的可列印性，該研究提出的製造方式具有規模化生產潛能，可一次性連續生產微管達60cm以上；該微管展示出良好的生物學特性，可促進內皮細胞的粘附、鋪展和內皮化，為3D列印小口徑微管支架應用於組織再生奠定基礎。

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

來源：深圳先進技術研究院

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