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  三維（3D）打印技術(shù)由于能夠高精度和高速度地構(gòu)建復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。然而，復(fù)雜支架的微創(chuàng)植入仍然是一個挑戰(zhàn)。體外打印成型的3D支架在移植到目標(biāo)組織的過程中往往需要開創(chuàng)手術(shù)，從而造成一定的組織損傷。隨著微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)在臨床的普及，以更小的體積通過微創(chuàng)技術(shù)遞送3D打印支架，并在目標(biāo)組織中響應(yīng)生理微環(huán)境自動變形恢復(fù)三維結(jié)構(gòu)，將更有利于臨床應(yīng)用。四維(4D)打印技術(shù)為微創(chuàng)手術(shù)提供了新的可能性，同時又不會犧牲復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。但4D打印結(jié)構(gòu)的可逆形狀變形通常是從二維到三維的單維度變形，使得打印結(jié)構(gòu)難以通過狹窄的手術(shù)導(dǎo)管。此外，打印結(jié)構(gòu)在體內(nèi)發(fā)生水響應(yīng)形變后不可避免地會出現(xiàn)力學(xué)損失，不適于高濕度環(huán)境下的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

圖1 DTPU支架的刺激響應(yīng)與遇水硬化機理、及其經(jīng)導(dǎo)管遞送后體內(nèi)多維度變形過程。

【DIPU遇水硬化機制】

圖2 DTPU遇水硬化展示與機理。

【體溫觸發(fā)形狀記憶和水響應(yīng)可編程變形】

圖3 DTPU體溫觸發(fā)形狀記憶和水響應(yīng)可編程變形。

【多材料4D打印支架的可編程變形及應(yīng)用概念驗證】

  總結(jié)：研究開發(fā)了適用于多材料4D打印的兩親性動態(tài)熱固性聚氨酯，結(jié)合形狀記憶、可編程變形和遇水硬化特性，通過多材料打印和多維度變形實現(xiàn)打印支架的微創(chuàng)遞送。體外和體內(nèi)實驗展示了打印結(jié)構(gòu)從2D固定為1D臨時形狀，能夠在體溫和體液刺激下從1D形狀轉(zhuǎn)變?yōu)?D形狀，用于組織損傷替代與支撐。通過整合多內(nèi)源刺激響應(yīng)和微創(chuàng)植入，為3D打印支架的微創(chuàng)遞送提供了一種策略，展示了在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛力。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45938-0