《Nature Communications》立體光刻4D 聚碳酸酯作為軟組織修復支架
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3D 打印已成為克服傳統組織工程支架設計的加工和形態限制的最有前途的工具之一。然而，需要改進的微創、空隙填充材料以提供機械支撐、生物相容性和表面侵蝕特性，以確保在愈合過程中一致的組織支撐。 最近，英國伯明翰大學Andrew C. Weems、Andrew P. Dove教授團隊設計了軟的、彈性脂肪族聚碳酸酯基材料，為經過光聚合形成支撐性軟組織工程支架。打印支架的 4D 特性體現在它們的形狀記憶特性上，這使它們能夠填充模型軟組織空隙而不會使周圍材料變形。在體內，發現脂肪細胞小葉在 2 個月內滲入表面侵蝕支架，同時觀察到新血管形成。值得注意的是，減少的膠原膠囊厚度表明這些支架在脂肪組織工程和修復方面非常有前景。相關論文以題為4D polycarbonates via stereolithography as scaffolds for soft tissue repair發表在《Nature Communications》上。圖 1：生產脂肪族聚碳酸酯衍生的光聚合物樹脂的一般反應方案。 圖 2：材料配方和 3D 打印。凝膠時間，對應于樹脂的光流變相變行為研究 (a) 和烯烴單體通過硫醇-烯自由基反應轉化為含硫醚的物質 (b) 在 340–430 nm 和 10 mW·cm?2 輻照下 30 s 對于不同的樹脂成分。多孔支架在數字光處理 (DLP) 3D 打印過程中被還原為 2D 圖像和光交聯 (c)，并用于產生與 CAD 效果圖相同的多孔結構（示例原型的象形圖，比例尺 = 2 mm (d) 和顯微 CT 代表圖像，比例尺 = 500 μm (e)。 圖 3：細胞對聚碳酸酯基材料的反應。PTMPTX (a, c) 和 PNTCTX 支架 (b, d) 的脂肪細胞 (a, b) 和成纖維細胞 (c, d) 的代表性圖像。增殖 7 天后，脂肪細胞在頂部 (e) 和底部 (f) 的 3D PTMPTCX 支架上的共聚焦圖像。具有代表性的印刷階梯金字塔結構（具有光滑的玻璃表面鑄造和交替階梯設計），來自兩個表面的相應圖像疊加以顯示 7 天（g）后的細胞（前成骨細胞）遷移，顯示之間沒有差異 表面形態和細胞增殖。 圖 7：組織病理學分析。來自 PLLA 對照材料在 1 個月（a）和 4 個月（e）與 PTMPTCX 膜同時（b、f）的代表性組織學圖像。4 個月后，PTMPCX (c, g) 和 PNTCTX (d, h) 打印支架的 Masson 三色 (c, d) 和 H&E (g, h) 圖像，以及相應的組織學評分和評估。 總之，可印刷性、形狀記憶、表面侵蝕和優異的生物相容性的獨特組合，再加上調節所得聚碳酸酯的熱機械性能的能力，使它們能夠在組織工程的各種應用中展現出巨大的應用潛力。這種設計合理的材料允許使用光聚合增材制造輕松合成和有效加工合成聚合物組織支架。這開啟了醫療保健、制造和治療領域的廣泛應用，旨在提高患者的生活質量。這些基于聚碳酸酯的系統的多功能性可以使其應用擴展到腹腔鏡設備設計或調整用于導管等應用以及用于心血管、腎臟或肝臟手術的其他微創手術技術，其中可注射或需要可壓縮的支架和貼片。doi.org/10.1038/s41467-021-23956-6版權聲明：「高分子材料科學」旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。編輯水平有限，上述僅代表個人觀點。投稿，薦稿或合作請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
