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近日，大連理工大學(xué)王華楠教授團(tuán)隊(duì)根據(jù)許多枯萎的葉子或花朵在脫水后自發(fā)卷曲，從扁平結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楣軤罱Y(jié)構(gòu)的自然現(xiàn)象，開發(fā)了一種創(chuàng)新策略來設(shè)計(jì)刺激響應(yīng)支架，該支架能夠從扁平的2D結(jié)構(gòu)可編程地轉(zhuǎn)換為各種卷曲的3D組織模擬結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。PN2即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

傳統(tǒng)的通過雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可響應(yīng)變形支架通常只能引起各向同性的形狀偏移，并且由于缺乏對層間界面收縮失配的微調(diào)調(diào)節(jié)，無法精確控制形狀。因此，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如何通過4D打印實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)輸送從而克服手術(shù)過程中的空間限制，同時(shí)在生理相關(guān)條件下觸發(fā)二次的、功能性的形狀變形對生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要意義。PN2即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

本研究中，團(tuán)隊(duì)提出了一種仿生策略，用于開發(fā)能夠程序化多步轉(zhuǎn)換為各種組織模擬結(jié)構(gòu)的形狀變形支架。團(tuán)隊(duì)基于對葉片轉(zhuǎn)化機(jī)制的深入研究，以及仿生4D打印制造策略，結(jié)合“葉肉”層和“葉脈”層的仿生設(shè)計(jì)策略，設(shè)計(jì)出了水凝膠圖案和微調(diào)PCL薄膜的剛度，可以精確控制支架的卷曲方向和曲率，從而制造出具有各種卷曲方向和彎曲的3D結(jié)構(gòu)化組織模擬結(jié)構(gòu)。這種通過卷曲曲率和卷曲方向的協(xié)同調(diào)節(jié)策略為可變形水凝膠設(shè)計(jì)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提供了新的思路。此外，通過設(shè)計(jì)主動層雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的時(shí)空交聯(lián)策略，實(shí)現(xiàn)了生理環(huán)境下初級轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)的二次響應(yīng)，提供了更好的適應(yīng)性能來遞送并適應(yīng)局部組織形狀以應(yīng)用于血管重建。PN2即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

近年來，王華楠教授團(tuán)隊(duì)主要利用生物3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)組織重建，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用。此外，團(tuán)隊(duì)還積極探索了生物3D打印支架在不同疾病模型中的應(yīng)用，包括但不限于血管病變、肺纖維化和骨損傷等，為這些疾病的治療提供了新的思路和方法。通過這些研究，團(tuán)隊(duì)推動了3D打印技術(shù)的發(fā)展，為未來臨床治療提供了潛在的解決方案。PN2即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202407592PN2即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com