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  不同于傳統的逐層式打印方式，體積增材制造（Volumetric Additive Manufacturing，VAM）可以通過旋轉投影動態變化的光圖案從而實現三維物體的快速光聚合。然而，（生物）墨水的缺乏是限制VAM在生物醫學領域應用的瓶頸問題。

  為解決上述瓶頸，哈佛醫學院Y. Shrike Zhang教授團隊開發了未改性的純絲蛋白（包括絲膠蛋白（silk sericin，SS）和絲素蛋白（silk fibroin，SF））（生物）墨水用于VAM（生物）打印。通過后處理的方法，VAM打印的SS結構展示了可逆的且可重復的收縮、膨脹或形狀記憶的特性；而VAM打印的SF結構則表現出可大范圍調控的機械性能特性，機械強度范圍可從幾百Pa調控至幾百MPa。這兩種純絲蛋白（生物）墨水都展現了良好的細胞相容性。這項研究工作擴展了VAM的（生物）墨水庫，進一步拓寬了其生物醫學應用范圍。

SS和SF（生物）墨水在低濃度下展現優異的VAM打印性能

圖2 SS和SF（生物）墨水VAM打印性測試

VAM打印SS結構的分辨率可達50 μm

圖3 VAM打印SS和SF結構的分辨率測試

VAM打印的SS和SF結構表現出可調控的機械性能特性

圖4 VAM打印SS和SF結構的理化性能表征

SS和SF生物墨水都具展現了良好的細胞相容性

圖5 VAM生物打印SS和SF細胞兼容性測試

VAM生物打印SF骨螺釘概念應用

圖6 VAM生物打印SF骨螺釘應用展示

  總結：研究人員成功開發了天然、未改性的SS和SF（生物）墨水用于VAM（生物）3D打印，這兩種（生物）墨水在低濃度（2.5%）下都展現出能夠打印復雜結構的優異打印性能。其中，SS打印物的收縮和再膨脹特性是可逆的，表明其在形狀記憶材料、4D印刷、軟機器人和藥物輸送等領域的應用具有一定的潛力。通過進一步的后處理引發雙交聯網絡結構，VAM打印的SF無細胞結構的壓縮模量可從幾百Pa調控至約250 MPa。更重要的是，SS和SF均表現出了良好的細胞相容性。這項工作豐富了VAM的（生物）墨水庫。

  原文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-023-35807-7

謝茂彬 教授簡介

  謝茂彬，博士，博士生導師，廣州醫科大學生物醫學工程學院教授，廣東省“珠江人才計劃”青年拔尖人才。2016年博士畢業于香港理工大學，2019-2021年美國哈佛大學醫學院博士后。長期從事3D生物打印和生物材料領域研究。發表學術論文33篇，其中以第一/通訊作者身份在Science Translational Medicine、Nature Communications、STAR Protocols、Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊發表學術論文30余篇。申請發明專利15件，其中PCT專利2件，已授權6件。目前是中國生物醫學工程學會會員、廣東省生物醫學工程學會生物醫用材料與臨床應用分會委員。同時擔任Advanced Science、ACS Nano、Small、Applied Materials Today、Nanoscale等國際著名學術期刊審稿人。