【专题总结】基于近场直写打印的高精度支架设计制造及应用

来源： EngineeringForLife

为了实现打印结构的功能化突破和应用，生物3D打印的研究正逐步从“形似”向“神似”过渡。这不仅需要功能性生物墨水和打印结构的活化，而且需要将这些元素整合到新的打印策略中，以进一步实现生物打印的功能化。上期总结了EFL团队在生物墨水（GelMA）和打印结构活化的研究工作，本期将总结团队在高精度打印方面的工作，欢迎交流合作。

为了体外构建在细胞功能诱导上起关键作用的微/纳结构，需要提高生物打印技术的分辨率。将传统静电纺丝与3D打印结合产生的近场直写技术，可以实现超细纤维的打印。如何将近场直写技术与功能化应用结合起来？近些年，EFL团队围绕细胞功能诱导目标，通过高精度异质结构的设计及制造，实现了细胞的定向诱导；通过多尺度支架的一次打印，实现了高生物相容性和力学强度兼具的支架制造；通过将近场直写技术与凝胶芯片结合，衍生出了新的水凝胶材质的微纳结构的制造，并成功应用在构建全血管网络芯片上。

1. Materials & Design(IF=5.77)
高精度异质结构支架的设计与优化
一句话概括：提出了一种通过减少“滞后现象”误差的超细纤维沉积过程优化策略，为高精度3D打印支架设计及路径规划提供新的思路和研究方向。
论文信息：Jin Yuan, Gao Qing, Xie Chaoqi,et al.Fabrication of heterogeneous scaffolds using melt electrospinning writing:Design and optimization. Materials & Design, 2019.

2. Materials & Design(IF=5.7)
高精度异质结构支架调控细胞生长

一句话概括：提出了变纤维直径和变纤维阵列的高精度异质结构支架制造，并应用于细胞定向行为和生长速度的控制，为细胞功能化提供了纯结构诱导的思路。
论文信息：Xie Chaoqi, Gao Qing, Wang Peng, et al. Structure-induced cell growth by 3D printing of heterogeneous scaffolds with ultrafine fibers. Materials & Design, 2019.

3. Materials Science & Engineering C(IF=4.9)
多尺度3D打印高生物相容性及力学强度兼具的高精度支架

一句话概括：打印多级支架架构，超细支架（3微米直径）提升支架的生物兼容性、常规尺寸支架（100微米直径）提供足够的力学强度。
论文信息：Gao Qing, Xie Chaoqi, Wang Peng, et al. 3D printed multi-scale scaffolds with ultrafine fibers for providing excellent biocompatibility. Materials Science and Engineering: C, 2019.

4. Biofabrication(IF=7.236)
近场直写助力高精度凝胶芯片制造

一句话概括：针对生物脆性水凝胶材料，基于近场直写技术发展了全新的无损脱模思路，可实现微纳结构的低成本、高质量制造。
论文信息：Lv Shang, Nie Jing, Gao Qing, et al. Micro/nano fabrication of brittle hydrogels using 3D printed soft ultrafine fiber molds for damage-free demolding. Biofabrication, 2019.

5. Materials Horizons(IF=14.3)
近场直写助力全血管网络芯片制造

一句话概括：利用近场直写技术，在水凝胶上首次构建了完整的血供循环系统（动脉-毛细血管-静脉），证明毛细血管也是可以体外构建的。
论文信息：Nie J, Gao Q, Xie C, et al. Construction of multi-scale vascular chips and modelling of the interaction between tumours and blood vessels[J]. Materials Horizons, 2019.