华中科技大学材料学院张祥林、吴斌课题组关于冷冻3D打印系列研究

时间：2023-04-07 10:12 来源：EngineeringForLife 作者：admin 阅读：次

       冷冻3D打印/低温沉积制造是将低温场引入传统的挤出沉积成型、静电纺丝等3D打印技术形成的一种新型3D打印方法。低温可以使打印浆料在三维支架成型的过程中发生相分离，原本均匀浆料中的溶剂会结晶析出；在后续的处理过程中将溶剂结晶升华可留下微米级孔洞。如此，可制备具有大孔（100 μm级别）和微孔（1 μm级别）的多级孔三维支架，其多级孔结构能模拟天然组织的结构形貌、提供供养通道、增加载药能力和矿化面积等，使得多级孔支架相较于单级孔支架有更多优势。而且低温沉积制造技术可用的生物材料范围广泛，低温场对生长因子和细胞较为友好，这些优点使得低温沉积制造技术在组织工程和再生医学领域很有应用前景。
       华中科技大学材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室的张祥林、吴斌课题组自2019年至今针对冷冻3D打印/低温沉积制造进行了系列研究，与华中科技大学同济医学院附属协和医院合作，在Chemical Engineering Journal (2), Bioactive Materials (1), Biofabrication (2) 和Materials & Design (2)等期刊上共发表了7篇文章，简介如下：
1. 冷冻静电纺丝方法制备的用于胃肠道黏膜修复的仿生双面膜
         大面积的胃肠道黏膜缺损难以修复，致死率高。现有的人工黏膜制备研究忽视了天然黏膜的褶皱结构与上皮细胞和成纤维细胞之间的旁分泌作用这两个特征，导致黏膜修复不充分。受天然黏膜解剖结构的启发，本文通过冷冻静电纺丝技术制备了一种具有仿生结构的双面电纺膜。首先，冷冻电纺膜的结构与天然消化道黏膜类似，外表面具有褶皱结构，内表面平整。褶皱结构和冷冻电纺丝上的微米孔促进了上皮细胞的增殖。其次，本研究在双面膜的外表面和内表面上分别培养了上皮细胞和成纤维细胞以模拟天然消化道黏膜层的细胞组成。双面膜在隔离这两种细胞直接接触的同时，实现了上皮细胞和成纤维细胞间的旁分泌作用：成纤维细胞分泌的EGF可以通过双面膜，刺激另一面的上皮细胞转录更多的c-Myc和Mcl-1，进而在增加上皮细胞的再生和抗菌能力。总结，本文提出的冷冻静电纺丝双面膜实现了对天然胃肠道黏膜的褶皱结构和旁分泌作用这两大特点的仿生，为消化道黏膜的大面积缺损提供了一种很有潜力的修复方案。

图1 冷冻电纺双面膜模拟天然消化道黏膜的褶皱结构及旁分泌作用

图2 a）天然小鼠食道黏膜中的上皮层（E）和固有层（L）的双层结构

图3 双面膜的表面形貌：a）粗糙面；b）平整面

图4 上皮细胞细胞核朝向的分布统计：a）粗糙面；b）平整面

相关研究成果以“Biomimetic Janus film fabricated via cryogenic electrospinning for gastrointestinal mucosa repair”为题于2023年3月20日发表在《Materials & Design》上。通讯作者为华中科技大学材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室的吴斌博士、讲师，和华中科技大学同济医学院附属协和医院消化内科白涛副教授、副主治医师。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111839

(责任编辑：admin)

上一篇：超过600厘米加工尺寸的大型金属3D打印设备需求将持续上升
下一篇：西工大苏海军团队陶瓷顶刊：光固化3D打印生物活性陶瓷！

\|3D打印新闻\|	\|3D打印报价\|	\|3D打印程序\|	\|3D打印材料\|	\| 3D打印机 \|	\|3D打印创业\|	\|3D建模教程\|
\|3D打印资讯\|	\|3D扫描仪\|	\|3D打印方案\|	\|3D打印测评\|	\|3D打印服务\|	\|3D打印模型\|	\|3D打印百科\|