仿生水凝膠在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中提供了多種機(jī)會，據(jù)一組研究人員稱，“多糖水凝膠用于多尺度3D打印普魯蘭支架。”但合成微環(huán)境的產(chǎn)生模擬了天然組織生態(tài)位對細(xì)胞生長和分化的影響。需要新的方法來控制水凝膠特征分辨率、生物功能化和機(jī)械性能。在論文中，研究人員展示了如何通過使用具有可調(diào)機(jī)械性能的3D可打印基于支鏈淀粉的水凝膠來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。 普魯蘭多糖是一種非離子型線性多糖，由淀粉天然產(chǎn)生。它具有許多優(yōu)點(diǎn)：可生物降解、可食用、生物和血液相容、無毒、無免疫原性、無致突變性和非致癌性，并且易溶于水，可形成透明和粘稠的水凝膠。作為一種預(yù)防術(shù)后問題的防粘屏障層，在化妝品中得到了廣泛的應(yīng)用。它具有抗自由基特性，已用于納米纖維或食品保存涂層中，用于食品保鮮，以及用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)。 研究人員表示，“我們推斷普魯蘭多糖可以在其羥基上進(jìn)行定制改性，具有所需的化學(xué)部分（例如化學(xué)可聚合基團(tuán)），以產(chǎn)生可調(diào)節(jié)機(jī)械性能的3D交聯(lián)結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，盡管有這些具有吸引力的化學(xué)特征，但迄今為止，普魯蘭在生成具有特定2D和3D形狀和形態(tài)的支架或培養(yǎng)系統(tǒng)方面的潛力仍未被探索。” 研究人員合成了用多尺度光輔助3D打印技術(shù)印刷的甲基丙烯酸普魯蘭（PulMA）水凝膠。使用立體光刻和雙光子光刻技術(shù)，他們制作了從毫米到幾微米以及懸浮結(jié)構(gòu)的3D圖案。 他們繼續(xù)說道，“通過進(jìn)一步將材料設(shè)計(jì)成光敏配方，我們通過空間控制照射（SL）構(gòu)建了復(fù)雜的3D形狀，克服了目前在第三維結(jié)構(gòu)上的局限性。通過添加能夠調(diào)節(jié)PulMA水凝膠的彈性模量和吸水性的雙功能交聯(lián)劑來控制機(jī)械性能，特別是剛性。”將細(xì)胞系和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）接種在微觀和宏觀3D結(jié)構(gòu)上以測試生物反應(yīng)。測試顯示細(xì)胞存活且具有代謝活性，只有在纖連蛋白或纖維蛋白功能化的情況下才粘附。 “由于在同一結(jié)構(gòu)中整合多尺度模式可能是組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及水凝膠制造領(lǐng)域向前邁出的重要一步，這兩種不同的規(guī)模和技術(shù)尚未見報(bào)道，本研究證實(shí)PulMA水凝膠是優(yōu)異的基質(zhì)在適當(dāng)?shù)墓δ芑笾С旨?xì)胞培養(yǎng)，具有賦予的機(jī)械性能和3D打印特征尺寸。”研究人員總結(jié)道，“另一方面，PulMA的非粘性特性可以對2D和3D中的粘合劑區(qū)域和單個細(xì)胞以及單層的圖案化進(jìn)行微調(diào)，從而通過微細(xì)加工為細(xì)胞工程提供了巨大的機(jī)會。將來，SLA和TPL在預(yù)先嵌入的細(xì)胞存在下制造可能是可行的，因?yàn)镻ulma在沒有毒性或低毒性的情況下分別使用可見光和紅外輻射。”
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