熔融静电打印的三维生物支架

来源：机械制造系统工程国家重点实验室

熔融静电打印工艺是指熔融的聚合物在电场力的作用下喷射出细丝，通过接收平台的移动来实现打印过程，通过熔融静电打印工艺可实现微纳米级（800 nm ~ 50 μm）聚合物纤维的三维打印。熔融静电打印的典型应用是模拟生物组织细胞外基质的三维微纳纤维结构，构建组织工程支架，培养再生组织，为组织的体外构建提供支撑。

2018年5月，Hrynevich等人将熔融静电打印的最新研究进展刊登在了Small期刊[1]，他们在不改变电压幅值的情况下，通过调节接受速度、流量等参数，打印出了一系列不同尺度的聚己内酯（PCL）纤维（如图1），来更好的调控细胞在三维支架中的生长。

图1. 熔融静电打印不同线宽的PCL纤维

利用这种方法，他们打印了一种三维夹层纤维结构，如图2所示，上下两层为较粗的PCL纤维，中间层为较密的细纤维层。利用人体间充质干细胞验证了纤维支架的生物相容性，在细胞种植过程中，细纤维层可以捕捉到更多的细胞，经过一段时间培养后，细胞可以增殖并渗透充满整个纤维支架中。

图2. 三维夹层纤维结构与细胞培养

他们还打印了另外一种网格结构，在每个网格底部嵌有两根较细的纤维，这种网格结构可以用来培养球形的细胞水凝胶单元，他们称这种结构可以方便操作和转移细胞。

图3. 网格结构与细胞团培养

综上所述，利用熔融静电打印工艺可实现微纳尺度生物纤维打印，通过调节工艺参数，使用单一喷头可打印出2 μm – 50 μm不同尺寸的纤维，利用这一手段构建的纤维结构可以满足不同情况细胞的培养，为组织的体外构建提供了支撑。

来源：机械制造系统工程国家重点实验室