供稿人:蘇艷文，賀健康 發(fā)布日期：2018-05-03
盡管3D生物打印技術(shù)在制造高度復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)方面具有巨大的潛力，并在這方面取得了長足的進步，但目前這種方法的最大的挑戰(zhàn)是中空管狀結(jié)構(gòu)的打印。
美國喬治亞大學(xué)（College of Engineering University of Georgia Athens, USA）的研究人員基于可形狀變形的水凝膠，采用先進4D生物加工方法實現(xiàn)了直徑和結(jié)構(gòu)高分辨率控制的空心自折疊管打印。利用打印和打印后參數(shù)可以獲得平均內(nèi)管直徑低至20微米（與最小血管的直徑相當），這是其他現(xiàn)有生物打印/生物加工方法所不能達到的。基于自折疊水凝膠（載有細胞）管的4D生物打印方案如圖1所示。
圖1.基于自折疊水凝膠（載有細胞）管的4D生物打印方案。a）將不含活細胞的AA-MA或HA-MA聚合物溶液打印到不同的基底上；b）用綠光（530nm）和溫和干燥交聯(lián)；c）將交聯(lián)的膜浸入水，PBS或細胞培養(yǎng)基中后立即折疊成管；d）制造的自折疊管的實例（從右到左）：通過所述4D生物加工過程形成的有/無打印單元的單個管的示意圖和代表性顯微鏡圖像；包含大量自折疊管的玻璃瓶。
圖2. AA-MA管響應(yīng)性：通過4D制造過程（如圖1）得到AA-MA自動折疊管:a在水中；相同管浸漬于0.1M的CaCl?2溶液，這導(dǎo)致藻酸鹽的另外的交聯(lián)用Ca?2+離子，消溶脹，以及完整的管的展開; c從展開薄膜（b）浸漬于0.1M?EDTA溶液，其中EDTA結(jié)合來自藻酸鹽的Ca?2+離子，導(dǎo)致膜重新折疊成管。
這種4D生物加工方法不會對細胞的活性產(chǎn)生任何負面影響。與擠壓水凝膠纖維相比：也可以擠出中空或多組分纖維；通常情況下，較薄的纖維（細管）會在高剪切力下實現(xiàn)，這會損壞細胞，但這種法可實現(xiàn)相同的低剪切力下不同直徑制造。為創(chuàng)建組織工程和再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用的定制細胞載體形狀變體結(jié)構(gòu)提供了新方法。