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2020-09-22
近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所体组织与器官退行性研究中心阮长顺研究员团队、潘浩波研究员团队与天津大学材料学院刘文广教授团队合作，在同轴3D打印构建高强度小口径微管领域获得新进展。相关研究成果Coaxial Scale-up Printing of Diameter-tunable Biohybrid Hydrogel Microtubes with High Strength, Perfusability and Endothelialization（可规模化同轴打印高强度、可灌注及促内皮化的尺寸可控水凝胶微管研究）发表在权威刊物Advanced Functional Materials（2020, 2001485. https://doi.org/10.1002/adfm.202001485，影响因子16.836）上。博士生梁青飞为论文第一作者，深圳先进院为第一通讯单位。
目前临床上对小口径管状结构支架（Φ < 6 mm）的需求长期处于供不应求的状态，给小口径管状组织的再生与重建领域带来了巨大机遇及挑战。尽管同轴三维（3D）打印技术在模拟构建小口径管状结构支架方面已取得一些进展，但目前所构筑的微管类结构支架普遍存在力学性能不足、固有溶胀特性难以控制等缺点，严重阻碍了其作为空心类组织修复支架的医学应用。
高强度水凝胶已被证实可作为3D打印的理想候选墨水，所构建复杂结构的支架，具有机械稳定性，可用于承力组织再生与功能重塑重建。深圳先进院研究团队在3D打印高强度水凝胶前期研究中，与天津大学刘文广教授保持密切合作，成功实现了3D打印高强度医用水凝胶材料构建骨-软骨一体化修复支架（Advanced Science, 2019, 1900867；Advanced Functional Materials, 2018, 1706644）及促骨组织再生支架（ACS Biomaterials Science & Engineering, 2017, 3, 1109-1118）。
在此基础上，本研究成功基于纳米粘土（Nanoclay）/ N-丙烯酰甘氨酸酰胺（NAGA）/明胶甲基丙烯酰（GelMA）构筑了一种氢键增强的高强度纳米复合医用水凝胶墨水，并证实其具有优异可打印性能；结合3D同轴打印技术成功构建具有高韧性、超拉伸性、抗压性、快速自恢复性能的小口径微管，同时调控同轴通道的内外径可实现微观尺寸可控性；基于温和的打印工艺和墨水体系优异的可打印性，本研究所提出的制造方式具有规模化生产潜能，可一次性连续生产微管达60 cm以上；此外，该微管还展示出良好的生物学特性，可促进内皮细胞的粘附、铺展和内皮化，为3D打印小口径微管支架应用于组织再生奠定基础。
该项目获得国家重点研发计划、国家自然基金、中国科学院青促会及深圳市基础研究等项目资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202001485
同轴 3D 打印小口径微管示意图及性能展示
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