供稿人:苏艳文，贺健康 发布日期：2018-05-03
尽管3D生物打印技术在制造高度复杂的生物结构方面具有巨大的潜力，并在这方面取得了长足的进步，但目前这种方法的最大的挑战是中空管状结构的打印。
美国乔治亚大学（College of Engineering University of Georgia Athens, USA）的研究人员基于可形状变形的水凝胶，采用先进4D生物加工方法实现了直径和结构高分辨率控制的空心自折叠管打印。利用打印和打印后参数可以获得平均内管直径低至20微米（与最小血管的直径相当），这是其他现有生物打印/生物加工方法所不能达到的。基于自折叠水凝胶（载有细胞）管的4D生物打印方案如图1所示。
图1.基于自折叠水凝胶（载有细胞）管的4D生物打印方案。a）将不含活细胞的AA-MA或HA-MA聚合物溶液打印到不同的基底上；b）用绿光（530nm）和温和干燥交联；c）将交联的膜浸入水，PBS或细胞培养基中后立即折叠成管；d）制造的自折叠管的实例（从右到左）：通过所述4D生物加工过程形成的有/无打印单元的单个管的示意图和代表性显微镜图像；包含大量自折叠管的玻璃瓶。
图2. AA-MA管响应性：通过4D制造过程（如图1）得到AA-MA自动折叠管:a在水中；相同管浸渍于0.1M的CaCl 2溶液，这导致藻酸盐的另外的交联用Ca 2+离子，消溶胀，以及完整的管的展开; c从展开薄膜（b）浸渍于0.1M EDTA溶液，其中EDTA结合来自藻酸盐的Ca 2+离子，导致膜重新折叠成管。
这种4D生物加工方法不会对细胞的活性产生任何负面影响。与挤压水凝胶纤维相比：也可以挤出中空或多组分纤维；通常情况下，较薄的纤维（细管）会在高剪切力下实现，这会损坏细胞，但这种法可实现相同的低剪切力下不同直径制造。为创建组织工程和再生医学应用的定制细胞载体形状变体结构提供了新方法。