3D生物打印機的應用：利用蠶絲絲膠蛋白開發(fā)出可變形生物醫(yī)學支架
在生物醫(yī)學技術飛速發(fā)展的今天，4D 生物打印正以 “時間 + 空間” 的雙重維度，重新定義組織再生的可能。近期，一項發(fā)表于《Materials Today Chemistry》的研究引發(fā)廣泛關注 —— 科研團隊借助 CELLINK 公司的 BIONOVA X 3D 生物打印機，成功解鎖蠶絲絲膠基水凝膠的 4D 打印技術，讓原本被紡織工業(yè)丟棄的 “廢料” 絲膠蛋白，成為組織工程領域的 “潛力股”。
絲膠蛋白，這個長期被紡織工業(yè)當作副產(chǎn)品丟棄的天然球狀蛋白，實則藏著巨大的生物醫(yī)學潛力。它不僅具有優(yōu)異的細胞相容性、低免疫原性，還富含極性氨基酸，便于功能化修飾。但傳統(tǒng)制備方法難以打造出模擬天然細胞外基質的異質化結構，直到 BIONOVA X 生物打印機的介入，才破解了這一難題。
科研團隊以甲基丙烯酰化絲膠蛋白（SMA）與聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDM）為核心原料，研發(fā)出適配 DLP（數(shù)字光處理）技術的新型生物墨水。而 BIONOVA X 打印機正是這場技術突破的核心支撐：它不僅支持 405nm 可見光交聯(lián)，避免了紫外光對細胞的遺傳毒性，還能通過編程精準調(diào)控曝光時間、光強和打印速度，在支架內(nèi)部構建垂直方向的交聯(lián)密度梯度。這種差異化交聯(lián)設計，讓打印后的支架在水合作用下實現(xiàn)可控形狀變形，干燥后又能恢復原始 3D 形態(tài)，再次水合即可重現(xiàn) 4D 變形行為，無需額外刺激組分。
圖2.生物墨水的制備與表征()生物墨水組分及其化學結構示意圖:(6)基于數(shù)字光處理(DLP)3D生物打印機的 3D/4D打印關鍵步驟示意圖:(9)立體光刻(STL)模型與打印支架設計圖(比例尺:5mm):()矩形板狀 STL,文件;()打印結構與ST,文件高度吻合，證實其良好的打印成型性(比例尺:5mm);(d)3D打印支架低交聯(lián)區(qū)域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 mm);(e)3D打印支架高交聯(lián)區(qū)域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 pm);(0)基于 DIP3D生物打印機的多孔支架ST,模型與打印實物圖(比例尺:2mm);(g)預聚體與交聯(lián)后生物打印支架的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖。
此次研究的創(chuàng)新之處，在于無需設計雙層水凝膠的 “活性層” 與 “被動層”，僅通過 BIONOVA X 的參數(shù)調(diào)控就能賦予支架形狀記憶功能。打印后的支架在 37℃去離子水中即可發(fā)生差異化溶脹，形成自彎曲的 4D 結構，這一機制靈感源自含羞草葉片的含水量差異形變，實現(xiàn)了 “仿生技術” 與 “先進制造” 的完美融合。
從矩形、蝴蝶形到花形、十字形，BIONOVA X 打印的多種支架都能在水合作用下完成精準變形。這種無需額外刺激組分、僅通過打印參數(shù)調(diào)控即可實現(xiàn)的形狀記憶功能，讓支架在傷口愈合、心肌補片、神經(jīng)導管制備等場景中擁有廣闊應用前景。
圖3.形態(tài)各異且展現(xiàn)多種變形行為的支架圖中展示了不同支架的計算機輔助設計(CAD)模型，以及支架打印后在去離子水(D1water)中分別靜置0、1、3小時后的實物圖:(a)矩形支架;(b)蝴蝶形支架;(c)花形支架;(e)十字形支架。(比例尺:2mm)
這項研究不僅讓絲膠蛋白這一 "廢棄資源" 煥發(fā)新生，更彰顯了 BIONOVA X 生物打印機在高端生物制造領域的強大實力。隨著 4D 生物打印技術的不斷成熟，未來或許能實現(xiàn)個性化組織器官的精準制備，為醫(yī)療健康領域開辟前所未有的新路徑。讓我們共同期待，這場技術革新能早日從實驗室走向臨床，為更多患者帶來希望！
關注我們了解更多
Cellink 認證的中國授權經(jīng)銷商：
上海跡亞國際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
電話：13818732961/18201779599
郵箱：info@gaiachina.com.cn
網(wǎng)址：http://www.gaiachina.com.cn
地址：上海市閔行區(qū)七莘路108廣場南樓2705室
科研團隊以甲基丙烯酰化絲膠蛋白（SMA）與聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDM）為核心原料，研發(fā)出適配 DLP（數(shù)字光處理）技術的新型生物墨水。而 BIONOVA X 打印機正是這場技術突破的核心支撐：它不僅支持 405nm 可見光交聯(lián)，避免了紫外光對細胞的遺傳毒性，還能通過編程精準調(diào)控曝光時間、光強和打印速度，在支架內(nèi)部構建垂直方向的交聯(lián)密度梯度。這種差異化交聯(lián)設計，讓打印后的支架在水合作用下實現(xiàn)可控形狀變形，干燥后又能恢復原始 3D 形態(tài)，再次水合即可重現(xiàn) 4D 變形行為，無需額外刺激組分。
圖2.生物墨水的制備與表征()生物墨水組分及其化學結構示意圖:(6)基于數(shù)字光處理(DLP)3D生物打印機的 3D/4D打印關鍵步驟示意圖:(9)立體光刻(STL)模型與打印支架設計圖(比例尺:5mm):()矩形板狀 STL,文件;()打印結構與ST,文件高度吻合，證實其良好的打印成型性(比例尺:5mm);(d)3D打印支架低交聯(lián)區(qū)域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 mm);(e)3D打印支架高交聯(lián)區(qū)域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 pm);(0)基于 DIP3D生物打印機的多孔支架ST,模型與打印實物圖(比例尺:2mm);(g)預聚體與交聯(lián)后生物打印支架的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖。
此次研究的創(chuàng)新之處，在于無需設計雙層水凝膠的 “活性層” 與 “被動層”，僅通過 BIONOVA X 的參數(shù)調(diào)控就能賦予支架形狀記憶功能。打印后的支架在 37℃去離子水中即可發(fā)生差異化溶脹，形成自彎曲的 4D 結構，這一機制靈感源自含羞草葉片的含水量差異形變，實現(xiàn)了 “仿生技術” 與 “先進制造” 的完美融合。
從矩形、蝴蝶形到花形、十字形，BIONOVA X 打印的多種支架都能在水合作用下完成精準變形。這種無需額外刺激組分、僅通過打印參數(shù)調(diào)控即可實現(xiàn)的形狀記憶功能，讓支架在傷口愈合、心肌補片、神經(jīng)導管制備等場景中擁有廣闊應用前景。
圖3.形態(tài)各異且展現(xiàn)多種變形行為的支架圖中展示了不同支架的計算機輔助設計(CAD)模型，以及支架打印后在去離子水(D1water)中分別靜置0、1、3小時后的實物圖:(a)矩形支架;(b)蝴蝶形支架;(c)花形支架;(e)十字形支架。(比例尺:2mm)
這項研究不僅讓絲膠蛋白這一 "廢棄資源" 煥發(fā)新生，更彰顯了 BIONOVA X 生物打印機在高端生物制造領域的強大實力。隨著 4D 生物打印技術的不斷成熟，未來或許能實現(xiàn)個性化組織器官的精準制備，為醫(yī)療健康領域開辟前所未有的新路徑。讓我們共同期待，這場技術革新能早日從實驗室走向臨床，為更多患者帶來希望！
關注我們了解更多
Cellink 認證的中國授權經(jīng)銷商：
上海跡亞國際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
電話：13818732961/18201779599
郵箱：info@gaiachina.com.cn
網(wǎng)址：http://www.gaiachina.com.cn
地址：上海市閔行區(qū)七莘路108廣場南樓2705室
標簽：
生物3D打印
生物醫(yī)學支架
Copyright(C) 1998-2026 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com