供稿人：劉哲、高琳 供稿單位：西安交通大學精密微納制造技術(shù)全國重點實驗室 發(fā)布日期：2024-10-01
近年來，多光子三維激光打印作為一種制造生物相容性支架的方法備受關(guān)注，這種支架可以改變和引導(dǎo)體外細胞的行為。目前為止，體內(nèi)組織工程工作僅限于事先植入三維打印的生物相容性支架，以及利用含有細胞、生物分子和可打印水凝膠配方的生物墨水在體內(nèi)生物打印組織結(jié)構(gòu)。因此，目前還缺少一個全面的3D激光打印平臺，用于在體內(nèi)和原位制造由合成聚合物墨水制成的微型植入物。
Cassian Afting團隊了使用三維激光打印在發(fā)育中的生物體器官內(nèi)制造3D人工微植入物。實驗材料選擇青鳉魚和黑腹果蠅，這兩種生物生成時間短，遺傳研究時間長，卵透明，易于觀察和實驗處理。在果蠅胚胎卵黃或青鳉胚胎發(fā)育中的視囊中微量注射墨水后，胚胎在1分鐘的紫外光脈沖下進行全局曝光，以進行光交聯(lián)，從而利用傳統(tǒng)熒光顯微鏡的外部光源在光聚合過程中固化所注射的墨水。在實驗中，該團隊成功在生物體內(nèi)打印出星形與空心圓柱等三維結(jié)構(gòu)。
圖1 活體早期生物中的生物相容性單光子光聚合和多光子三維激光打印工作流程，早期黑腹果蠅和青鳉魚胚胎中的單光子光聚合（1PP）和多光子三維激光打?。?PP）工作流程示意圖
圖2 a)用于胚胎中進行三維激光打印的安裝方法示意圖。b)早期果蠅胚胎經(jīng)IP-PDMS顯微注射后進行星形三維激光打印的顯微鏡圖像。然后通過解剖手動提取發(fā)育中果蠅胚胎卵黃內(nèi)的打印結(jié)構(gòu)，并進行體視顯微鏡成像。c)用于實現(xiàn)青鳉胚胎三維激光打印的安裝方法示意圖。d)青魚胚胎顯微注射 IP-PDMS，隨后進行多光子三維激光打印空心圓柱體
該團隊概述了單光子光聚合平臺，并對果蠅和青鳉胚胎成功實現(xiàn)了三維激光打印，展示了在細胞外組織環(huán)境中進行單光子和多光子聚合聚二甲基硅氧烷的微注射、紫外固化和三維打印。該團隊為在體內(nèi)微創(chuàng)安裝生物相容性和不可降解的微型植入物提供了一個可行性方法。