供稿人：刘哲、高琳 供稿单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 发布日期：2024-10-01
近年来，多光子三维激光打印作为一种制造生物相容性支架的方法备受关注，这种支架可以改变和引导体外细胞的行为。目前为止，体内组织工程工作仅限于事先植入三维打印的生物相容性支架，以及利用含有细胞、生物分子和可打印水凝胶配方的生物墨水在体内生物打印组织结构。因此，目前还缺少一个全面的3D激光打印平台，用于在体内和原位制造由合成聚合物墨水制成的微型植入物。
Cassian Afting团队了使用三维激光打印在发育中的生物体器官内制造3D人工微植入物。实验材料选择青鳉鱼和黑腹果蝇，这两种生物生成时间短，遗传研究时间长，卵透明，易于观察和实验处理。在果蝇胚胎卵黄或青鳉胚胎发育中的视囊中微量注射墨水后，胚胎在1分钟的紫外光脉冲下进行全局曝光，以进行光交联，从而利用传统荧光显微镜的外部光源在光聚合过程中固化所注射的墨水。在实验中，该团队成功在生物体内打印出星形与空心圆柱等三维结构。
图1 活体早期生物中的生物相容性单光子光聚合和多光子三维激光打印工作流程，早期黑腹果蝇和青鳉鱼胚胎中的单光子光聚合（1PP）和多光子三维激光打印（2PP）工作流程示意图
图2 a)用于胚胎中进行三维激光打印的安装方法示意图。b)早期果蝇胚胎经IP-PDMS显微注射后进行星形三维激光打印的显微镜图像。然后通过解剖手动提取发育中果蝇胚胎卵黄内的打印结构，并进行体视显微镜成像。c)用于实现青鳉胚胎三维激光打印的安装方法示意图。d)青鱼胚胎显微注射 IP-PDMS，随后进行多光子三维激光打印空心圆柱体
该团队概述了单光子光聚合平台，并对果蝇和青鳉胚胎成功实现了三维激光打印，展示了在细胞外组织环境中进行单光子和多光子聚合聚二甲基硅氧烷的微注射、紫外固化和三维打印。该团队为在体内微创安装生物相容性和不可降解的微型植入物提供了一个可行性方法。