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昆明理工大學徐旭輝教授團隊 Adv. Mater.:利用微晶水凝膠實現3D打印體內成型
2024-01-16  來源:高分子科技

  體內植入式生物材料在醫療領域中骨折的矯正修復、心血管疾病、神經疾病治療方面具有不可或缺的功效。通常植入式醫療材料是在體外成型采用外科手術方式來植入體內,但是手術植入過程容易引起并發癥造成感染。因此,迫切需要新方法實現植入式醫療材料的體內制造,有效降低與外科手術相關的風險。


  近期,昆明理工大學徐旭輝教授團隊借鑒微晶玻璃的思想,選擇微晶作為水凝膠內嵌的紫外固化光源,開發了一種上轉換納米顆粒(UCNPs)輔助的近紅外3D生物材料打印方法,以實現無侵入性手術的體內材料成型(圖1)。首先設計多層核殼結構UCNPs定向增強其在藍紫光波段的發光性能(圖2);UCNPs將穿透皮膚組織的近紅外(NIR)光子轉化為藍紫色發射(300-500 nm),可在體內誘導多種單體聚合固化(圖3);利用三維移動坐標平臺固定并控制近紅外激光器,使其按預設路線精準移動實現固化成型,本研究成功在小鼠體內實現了無創骨折固定支架的3D成型(圖4),展示了一種全新生物醫學材料的體內成型方式,在植入式醫療領域具有廣泛的應用前景。
 

圖1 上轉換材料輔助3D生物打印在體內無創固定骨折示意圖
 

圖2 氟化物上轉換納米晶微觀形貌結構

 


圖3 氟化物上轉換納米晶光學性能及光固化測試
 

上轉換氟化物納米晶輔助3D生物打印技術用于體內骨折固定

  該工作以“Upconversion 3D Bioprinting for Noninvasive In-Vivo Moulding”為題發表在《Advanced Materials》上。昆明理工大學為第一作者單位,通訊作者是昆明理工大學徐旭輝教授。文章第一作者是昆明理工大學博士生張鵬。該研究得到國家自然科學基金項目、云南省重大科技專項等項目資助支持。


  論文信息:Zhang P, Teng Z, Zhou M, Yu X, Wen H, Niu J, Liu Z, Zhang Z, Liu Y, Qiu J, Xu X. Upconversion 3d bioprinting for noninvasive in‐vivo moulding [J]. Advanced Materials, 2024. 

  https://doi.org/10.1002/adma.202310617

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(責任編輯:xu)
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