深圳先進院等成功構建同軸3D打印高強度小口徑微管
近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)藥所體組織與器官退行性研究中心阮長順研究員團隊、潘浩波研究員團隊與天津大學材料學院劉文廣教授團隊合作，在同軸3D打印構建高強度小口徑微管領域獲得新進展。相關研究成果Coaxial Scale-up Printing of Diameter-tunable Biohybrid Hydrogel Microtubes with High Strength, Perfusability and Endothelialization（可規(guī)模化同軸打印高強度、可灌注及促內皮化的尺寸可控水凝膠微管研究）發(fā)表在權威刊物Advanced Functional Materials（2020, 2001485. https://doi.org/10.1002/adfm.202001485，影響因子16.836）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 < 6 mm）的需求長期處于供不應求的狀態(tài)，給小口徑管狀組織的再生與重建領域帶來了巨大機遇及挑戰(zhàn)。盡管同軸三維（3D）打印技術在模擬構建小口徑管狀結構支架方面已取得一些進展，但目前所構筑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，嚴重阻礙了其作為空心類組織修復支架的醫(yī)學應用。
高強度水凝膠已被證實可作為3D打印的理想候選墨水，所構建復雜結構的支架，具有機械穩(wěn)定性，可用于承力組織再生與功能重塑重建。深圳先進院研究團隊在3D打印高強度水凝膠前期研究中，與天津大學劉文廣教授保持密切合作，成功實現(xiàn)了3D打印高強度醫(yī)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）。
在此基礎上，本研究成功基于納米粘土（Nanoclay）/ N-丙烯酰甘氨酸酰胺（NAGA）/明膠甲基丙烯酰（GelMA）構筑了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；結合3D同軸打印技術成功構建具有高韌性、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(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，本研究所提出的制造方式具有規(guī)模化生產潛能，可一次性連續(xù)生產微管達60 cm以上；此外，該微管還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打印小口徑微管支架應用于組織再生奠定基礎。
該項目獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、中國科學院青促會及深圳市基礎研究等項目資助。
同軸 3D 打印小口徑微管示意圖及性能展示
