來(lái)自深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部的孔湉湉團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可自由重構(gòu)的嵌入式全液體（FREAL）生物打印方法，以創(chuàng)建3D架構(gòu)的微結(jié)構(gòu)。通過(guò)帶有活細(xì)胞的分隔式生物墨水，3D打印的組織構(gòu)建體可以促進(jìn)醫(yī)學(xué)模型和芯片上的器官，從而促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)研究。

深大醫(yī)學(xué)院研究人員在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》發(fā)表了論文，說(shuō)道：“這提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)和強(qiáng)大的工具，因?yàn)榭梢詮母鞣N各樣的天然和合成親水性聚合物中設(shè)計(jì)出無(wú)限的配方來(lái)模仿組織。這種印刷方法可能對(duì)設(shè)計(jì)仿生，動(dòng)態(tài)組織樣構(gòu)建體有用，可用于藥物篩選，體外組織模型和再生醫(yī)學(xué)中。”

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使用FREAL打印創(chuàng)建的液態(tài)結(jié)構(gòu)

根據(jù)研究人員的說(shuō)法，水基或水基微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建，處理和保存具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠浔砻嬉子谑湛s為具有最小表面積的球形。FREAL生物打印已被設(shè)計(jì)為推進(jìn)復(fù)雜的組織狀3D結(jié)構(gòu)（包括動(dòng)脈，導(dǎo)尿管和氣管）的生物打印。

在不混溶的水性環(huán)境中，使用水性生物墨水形成全液體的微結(jié)構(gòu)，該水性墨水用作生物相容性載體和預(yù)凝膠溶液。在水兩相體系（ATPS）中，聚合物之間的FREAL中利用了氫鍵相互作用，該體系可以穩(wěn)定數(shù)周。此外，可以將不同的細(xì)胞與創(chuàng)建的生物墨水和基質(zhì)分開(kāi)組合，以獲得具有可灌注血管網(wǎng)絡(luò)的量身設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)指出：“配制的ATPS可以連續(xù)寫(xiě)入全水3D結(jié)構(gòu)，并確保足夠的穩(wěn)定時(shí)間以防破裂直到形成界面膜。在打印過(guò)程中，如果墨水粘度與基體的粘度相比過(guò)大，則擠出的線將被打印頭拖住，包括打印精度。如果油墨粘度太低而無(wú)法抑制界面張力效應(yīng)，則印刷線會(huì)迅速斷裂。”

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A）顯示ATPS配方的示意圖。B）通過(guò)制定的ATPS進(jìn)行FREAL打印。通過(guò)平移具有微流體設(shè)計(jì)的噴嘴，將墨水相擠出為基質(zhì)相。C）比較不同ATPS的穩(wěn)定效果的時(shí)間序列光學(xué)圖像。D）通過(guò)界面氫鍵形成的管狀薄膜的光學(xué)圖像。E）光學(xué)和熒光顯微鏡圖像表明，兩種生物墨水的流體力學(xué)直徑均為30 nm，熒光的100 nm聚苯乙烯珠粒。

活細(xì)胞可以在FREAL打印中直接混合到墨水相或基質(zhì)相中。研究人員推斷，ATPS印刷為活細(xì)胞提供了合適的平臺(tái)。“組織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展要求不同細(xì)胞系的3D共培養(yǎng)。通過(guò)使用雙通道微流體打印頭，可以將具有可控空間分布的不同單元一起打印。

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使用FREAL打印創(chuàng)建的液態(tài)結(jié)構(gòu)

這篇論文《自由形式、可重構(gòu)的全液態(tài)3D架構(gòu)嵌入式打印》（Freeform, Recongurable Embedded Printing of All-Aqueous 3D Architectures ） 由羅冠義，于亞峰，袁玉雪，薛晨，劉柳和孔湉湉（音譯）合著。