蘭州化物所發(fā)展出3D打印物理交聯(lián)水凝膠支架

來源：固體潤滑國家重點實驗室

水凝膠具有高的水含量和豐富的理化性能，在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。三維水凝膠支架具有可控的結(jié)構(gòu)、尺寸和孔隙，能夠為細胞的增殖分化提供合適的微環(huán)境，進而高效地實現(xiàn)組織的修復和再生。近年來，基于3D打印技術(shù)（也被稱為增材制造）在結(jié)構(gòu)成型方面的顯著優(yōu)勢，使其在構(gòu)筑復雜的三維水凝膠支架方面表現(xiàn)出巨大的潛能，但是目前光交聯(lián)水凝膠打印體系在生物兼容性和生物活性方面受到限制。

近日，中國科學院蘭州化學物理研究所王曉龍研究員團隊，基于生物兼容的人工合成高分子和天然活性大分子制備物理交聯(lián)水凝膠的策略，成功開發(fā)了聚乙烯醇（PVA）+κ-卡拉膠的復配水凝膠墨水。借助墨水直寫（Direct ink writing）打印技術(shù)，實現(xiàn)了復雜水凝膠結(jié)構(gòu)的精細打印制備，包括水凝膠管、三維支架以及耳朵等。通過冷凍-解凍循環(huán)后處理技術(shù)，在水凝膠結(jié)構(gòu)中形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而制備出高強度、耐溶脹的水凝膠。更重要的是，該水凝膠經(jīng)純物理過程制備，沒有反應(yīng)副產(chǎn)物或者殘余有毒物質(zhì)，并且κ-卡拉膠具有良好的生物活性，所制備的三維水凝膠支架可以直接用于3D細胞培養(yǎng)，在骨組織再生、皮膚修復方面具有重要的應(yīng)用價值。

圖 13D打印高強度物理交聯(lián)水凝膠及生物支架應(yīng)用

該方法還可以拓展至其他的水凝膠體系，包括殼聚糖、明膠和瓊脂等。進一步研究具有優(yōu)良機械性能、生物兼容性和生物活性的水凝膠，并結(jié)合先進的3D打印技術(shù)，有望為組織工程、藥物釋放、骨再生以及醫(yī)學植入體等方面提供重要的機遇。

上述工作在線發(fā)表在Biomaterials Science（DOI：10.1039/c9bm00081j）。該工作得到了國家重大研發(fā)計劃（2016YFC1100401），國家自然科學基金（51775538，51828302），甘肅省重大專項（18ZD2WA011）、重點研發(fā)（17YF1FA139）、自然科學基金（17JR5RA318）和蘭州創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才（2016-RC-74）等項目的支持。

來源：固體潤滑國家重點實驗室