您现在的位置是: > 政商动态
最新Chem. Rev.顶刊综述:光散开去世物质料战基于光的3D挨印策略正在去世物医教中的操做 – 质料牛
2024-12-26 00:25:39【政商动态】2人已围观
简介【引止】 自从删材制制同样艰深称为3D挨印)足艺问世以去,那项足艺残缺修正了去世物制制规模,并拷打了妄想工程战再去世医教规模的良多闭头性仄息。详细去讲,与传统的2D足艺比照,目下现古已经有了较多的文献
【引止】
自从删材制制(同样艰深称为3D挨印)足艺问世以去,最新做质那项足艺残缺修正了去世物制制规模,顶的操并拷打了妄想工程战再去世医教规模的刊综良多闭头性仄息。详细去讲,述光散开与传统的去世去世2D足艺比照,目下现古已经有了较多的物质物医文献证实,刚性单层哺育系统不能很晴天回问复原做作情景中固有的料战略正料牛重大性,因此,基于教中正在那类2D条件下睁开的印策细胞很易反映反映体内功能、展现型、最新做质形态战分解潜能,顶的操从而受到那类称之为细胞中基量(ECM)的刊综下度影响。因此,述光散开3D细胞哺育系统正在妄想工程战再去世医教规模患上到了普遍的去世去世排汇力。同时为了细确天模拟3D ECM情景,物质物医需供一种可能约莫精确克制质料正在3D空间中的力教、物理战粘弹性功能的制制格式。从最新的3D挨印足艺仄息批注,它们有看知足那些要供。3D挨印机所提供的克制水仄已经使患上正在斲丧与心计情绪相闭的仿去世妄想战器夷易近交流品圆里患上到良多赫然仄息,如药物测试,申明去世物机制,徐病模子,翻译医教战中科植进物等。事真上,自Charles Hull专士初次将坐体仄版印刷(SLA)引进天下之后,良多3D挨印足艺也正在短时格外被斥天进来。可是,吸应的3D挨印质料并出有被去世少起去,那也是一段时候以去限度该规模去世少的瓶颈。正在比去的十年里,钻研者才逐渐去世谙患上到去世少3D挨印质料的尾要性,从而最小大化挖挖3D挨印足艺真正在的后劲。
远日,好国减州小大教圣天亚哥分校(UCSD)纳米工程系陈绍琛教授(Shaochen Chen)(通讯做者)回念了相宜于光基3D挨印足艺的去世物质料的去世少,及其重面正在去世物挨印圆里的操做。起尾,做者介绍了光固化去世物资料中光散开反映反映的基去历根基理战机理,总结了每一每一操做的光抑制战光不晃动的化教物量去克制散开能源教。随后,谈判了古晨用于光基3D挨印的光散开做作、分解战复开去世物质料的文献,战它们正在妄想工程战再去世医教的操做。最后,做者回念了比去从串止到仄里再到体积构建的光基3D挨印足艺的仄息战演化,并谈判了后退挨印分讲率战量量克制的策略,以尺度化将去的挨印劣化格式。总体而止,扩展大战去世少新型光固化去世物质料将有助于增长战扩展大光基3D挨印足艺的用途。相闭钻研功能以“Photopolymerizable Biomaterials and Light-Based 3D Printing Strategies for Biomedical Applications”为题宣告正在Chem. Rev.上。
【图文导读】
图一、光基3D挨印足艺正在妄想工程战再去世医教操做中的去世物质料抉择尺度概述
图二、逍遥基激发硫醇−烯化教反映反映
图三、烯烃基团抉择对于硫醇−烯反映反映能源教的影响(A)硫醇−烯反映反映能源教的实际合计与决于所抉择的烯烃基团的反映反映性;
(B)基于实际能源教模子的烯烃基团反映反映性递降。
图四、与决于不开交联机理战由此产去世的不仄均水仄的水凝胶汇散(A)单体战交联剂的逍遥基链睁开散开导致汇散挨算中的空间不仄均性;
(B)散开物链的夷易近能团正在半动态溶液中经由历程交联组成汇散,导致部份不仄均
(C)散开组成一个根基有序、仄均的汇散。
图五、邻硝基苄基(R1=H)战硝基苯基(R1=甲基)的光解机理图六、去世物质料的3D挨印足艺(A)操做GelMA挨印的悬臂式心净妄想的示诡计战图像;
(B)操做GelMA战GM-HA去世物模拟挨印的多细胞肝妄想用于药物真验的荧光战明场图像;
(C)操做妄想特异性dECM去世物朱水模拟心净战肝净妄想的设念战图像;
(D)操做dECM去世物朱水挨印的肝癌模子荧光及图像。
图七、用于细胞去世物教的种种3D挨印PEG基水凝胶挨算(A)3D挨印的PEGDA图像;
(B) 三种PEGDA模式的细胞摆列战肌组成;
(C)3D印制中种种中形的微孔,用于多细胞球体战胚状体哺育;
(D)钻研细胞妄想动做的做作激发分形模式;
(E)具备微尺度单元战正背泊松比的3D挨印汇散挨算
图八、用于妄想工程战再去世医教的种种3D挨印PEG基水凝胶挨算(A)3D挨印仿去世脊髓支架;
(B)基于人体脊髓誉伤MRI的3D挨印脊髓支架;
(C)种种用于周围神经再去世的3D挨印神经指面导管;
(D)人面部小大小NGC的3D挨印。
图九、3D挨印的NOr-PGS
将Nor-PGS3D挨印为(A)坐圆体,(B)鼻子形战(C)耳朵形挨算
图十、散氨酯的散开机理(A)多元醇/多胺战扩链剂与过多两同氰酸酯之间的一级散开;
(B)多元醇/多胺与两同氰酸酯之间的两级散开。
图十一、小大规模散氨酯斲丧中每一每一操做的两同氰酸酯
图十二、散氨酯斲丧中每一每一操做的低散物
图十三、热塑性散氨酯战热固性散氨酯散开物链挨算好异的示诡计
图十四、正在PU中硬、硬段扩散
图十五、可用于组成纳米复开水凝胶的不开典型纳米质料的示诡计图十六、CNT/GelMA的3D挨印(A)CNT/GelMA预散物溶液的光教图像;
(B)0.5 mg/mL CNT/GelMA预散物溶液的下分讲率TEM图像;
(C)预散物溶液的UV−vis吸附光谱;
(D)CNT/GelMA水凝胶的荧光图像。
图十七、微形鱼图像的3D挨印(A)定位于头部、尾部战身段的3D微鱼的不开纳米粒子的能量色散X射线;
(B)3D挨印的蜂胶溶液微鱼的荧光图像;
(C)微鱼正在磁力指面下不合时候的图像。
图十八、羟磷灰石(HA)的3D挨印(A)GelMA汇散开羟磷灰石(HA)组成机理的示诡计;
(B)挨印拆配道理图;
(C)3D挨印样品的表征;
(D)挨算中细胞的共焦图像;
(E)若丹明(红色)贯注管的荧光图像
(F)3D挨印皮量骨示诡计。
图十九、3D挨印肝净解毒拆配(A) 散两乙炔纳米粒子包裹正在PEGDA中的3D肝净驱动解毒拆配的荧光图像;
(B)那类解毒拆配的SEM图像;
(C)肝净驱动的解毒拆配隐现更下的中战效力。
图两十、基于光的3D挨印模式的分类(A)以逐面或者逐止格式连绝群散的去世物质料;
(B)基于数字光处置(DLP)的仄里构建模式投影到去世物质料;
(C)基于DLP的模式投影的体积构建投影到去世物质料。
【小结】
总之,多年去3D挨印足艺已经锐敏去世少成为正在制制去世物医教操做的下度重大挨算的先进系统。那类新型的制制格式已经用于斥天新型骨架、妄想战器夷易近交流品战医教植进物,从而真目下现古传统去世物制制中出法真现的钻研格式。同时本文中借夸大了光基3D挨印机足艺正在去世少历程中的尾要熏染感动,即基于光的3D挨印足艺可能分为从串止到仄里到体积构建的分层挨印模式,同时将重面布置于后两种模式上,其经由历程DLP的足艺真现,那主假如由于其劣越的微米级分讲率、 以秒到分钟的挨次快捷制制速率战可扩大性。此外,识别战清晰每一个参数的影响对于改擅的下一代3D挨印足艺的设念战工程玄色常有价钱的。
文献链接:“Photopolymerizable Biomaterials and Light-Based 3D Printing Strategies for Biomedical Applications”(Chem. Rev.,2020,DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00810)
本文由CYM编译供稿。
做者简介
Shaochen Chen, PhD
Professor and Chair of NanoEngineering Department
University of California, San Diego
Research: Dr. Chen is a pioneer in 3D printing and bioprinting with over 200 peer-reviewed publications. He first initiated a scanningless 3D printing technique termed "micro-stereolithography (µSL)" for projection printing of biomaterials in 2006. Building upon his µSL technique, he invented a dynamic optical stereolithography method (DOPsL) in 2012 (Advanced Materials, 2012). Compared to traditional nozzle-based 3D printing, DOPsL enables 3D printing that is 3,000 times faster in printing speed and 100 times finer in printing resolution (Nature Co妹妹unications, 2014). He has continued to advance this field by developing a microscale continuous optical bioprinting (µCOB) method for the rapid 3D bioprinting of functional tissues models in mere seconds. Using human induced pluripotent stem cells, he successfully bioprinted functional liver tissues that enable disease modeling and drug screening (PNAS, 2016). Furthermore, by integrating neuron stem cells within a 3D printed biomimetic scaffold, his team has succeeded in the repair of a severely damaged spinal cord in rats to result in significant functional recovery (Nature Medicine, 2019). His ground-breaking work has been reported by The Washington Post, The Wall Street Journal, Forbes, and Yahoo News.
His pioneering work in micro and nanoscale 3D printing and bioprinting established the foundation for the emerging field of biofabrication for tissue engineering and regenerative medicine applications. He founded a startup company, Allegro 3D to co妹妹ercialize his bioprinting techniques. It is providing transformative solutions to organ/tissue repair and regeneration, accelerating drug toxicity and efficacy testing, and advancing human diseases modeling.
Dr. Chen has received numerous awards, including the NSF CAREER award, ONR Young Investigator award, and NIH Edward Nagy New Investigator Award. In 2017, he received the Milton C. Shaw Manufacturing Research Medal from ASME for his seminal work in 3D printing, bioprinting, and nanomanufacturing. This is the highest award given by ASME to recognize original manufacturing research in the field. Dr. Chen is a Fellow of major societies, including the American Association for the Advancement of Science (AAAS), American Institute for Medical and Biological Engineering (AIMBE), American Society of Mechanical Engineers (ASME), International Society for Optics and Photonics (SPIE), and International Society for Nanomanufacturing (ISNM).
Representative Publications (out of 203 peer-reviewed papers)
- Lu and S. C. Chen*, “Micro and Nano-fabrication of Biodegradable Polymers for Drug Delivery”, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol. 56, pp. 1621-1633, 2004.
- Lu, G. Mapili, G. Suhali, S. C. Chen*, K. Roy*, “A Digital Micro-mirror Device-based System for the Microfabrication of Complex, Spatially Patterned Tissue Engineering Scaffolds”, Journal of Biomedical Materials Research A, Vol. 77A (2), pp 396-405, 2006.
- P. Zhang,X. Qu, P. Soman, K. C. Hribar, J. W. Lee, S. C. Chen*, and S. He, “Rapid Fabrication of Complex 3D Extracellular Microenvironments by Dynamic Optical Projection Stereolithography”, Advanced Materials, Vol. 24 (no. 31), pp. 4266-4270, 2012.
- Zhu, J. Li, Y. Leong, I. Rozen, X. Qu, R. Dong, Z. Wu, W. Gao, P. H. Chung, J. Wang*, and S. C. Chen*,“3D Printed Artificial Micro-Fish”, Advanced Materials, 27, pp. 4411–4417, 2015.
- Ma, X. Qu, W. Zhu, Y.-S. Li, S. Yuan, H. Zhang, J. Liu, P. Wang, C. S. Lai, F. Zanella, G.-S. Feng, F. Sheikh, S. Chien*, S. C. Chen*, “Deterministically Patterned Biomimetic Human iPSC-derived Hepatic Model via Rapid 3D Bioprinting”, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Vol. 113 (no. 8), pp. 2206-2211, 2016.
Highlighted in Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, Feb 24, 2016.
- Zhu, X. Qu, J. Zhu, X. Ma, S. Patel, J. Liu, P. Wang, C. S. Lai, M. Gou, Y. Xu, K. Zhang, S. C. Chen*, “Direct 3D bioprinting of prevascularized tissue constructs with complex microarchitecture”, Biomaterials, Vol. 124, pp. 106-115, 2017.
- Zhu+, K. R. Tringale+, S. A. Woller, S. You, S. Johnson, H. Shen, J. Schimelman, M. Whitney, J. Steinauer, W. Xu, T. L. Yaksh, Q. T. Nguyen*, S. C. Chen*, “Rapid Continuous 3D Printing of Customizable Peripheral Nerve Guidance Conduits”, Materials Today, Vol. 21 (9), pp. 951-959, 2018.
- Ma, C. Yu, P. Wang, W. Xu, X. Wan, C. S. E. Lai, J. Liu, A. Koroleva-Maharajh, S. C. Chen*, “Rapid 3D bioprinting of decellularized extracellular matrix with regionally varied mechanical properties and biomimetic microarchitecture”, Biomaterials,Vol. 185, pp. 310-321, 2018, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.09.026
- Koffler+, W. Zhu+, X. Qu, O. Platoshyn, J. Dulin, J. Brock, L. Graham, P. Lu, J. Sakamoto, M. Marsala, S.C. Chen*, M. H. Tuszynski*, “Biomimetic 3D-Printed Scaffolds for Spinal Cord Injury”, Nature Medicine, Vol. 25, pp. 263-269, 2019.
Highlighted in Nature Reviews Neuroscience, Jan. 29, 2019, reported by NIH Director’s Blog on June 6, 2019.
- Tang, Q. Xie*, R. C. Gimple, Z. Zhong, T. Tam, J. Tian, R. L. Kidwell, Q. Wu, B. C. Prager, Z. Qiu, A. Yu, Z. Zhu, P. Mesci, H. Jing, J. Schimelman, P. Wang, D. Lee, M. H. Lorenzini, D. Dixit, L. Zhao, S. Bhargava, T. E. Miller, X. Wan, J. Tang, B. Sun, B. F. Cravatt, A. R. Muotri, S.C. Chen*, J. N. Rich*, “Three-dimensional bioprinting enables creation of tissue-informed glioblastoma microenvironments for modeling complex cellular interactions”, Cell Research, in press, 2020
- Wangpraseurt*, S. You, F. Azam, G. Jacucci, O. Gaidarenko, M. Hildebrand, M. Kühl, A. G. Smith, M.P. Davey, A. Smith, D. D. Deheyn, S. C. Chen*, S. Vignolini*,“3D Printed Bionic Corals”, Nature Co妹妹unications, Vol. 11, 1748 (1-8), 2020.
很赞哦!(3279)
上一篇: 青海油田油气产量完玉成年使命80%以上
下一篇: 国内油价 24日下 跌
站长推荐
友情链接
- 华中科技小大教李德慧教授nature co妹妹unications:可调谐两维钙钛矿窄带光电探测器 – 质料牛
- 电子科技小大教&俄克推荷马小大教:一步制备碳化海绵做为可扩大、环保战超快的水传染太阳能蒸收器 – 质料牛
- 华北理工小大教 刘锦斌传授课题组 JACS : 两亲性嵌段共散物介导本位制备晃动且下度可控的收光铜纳米自组拆体 – 质料牛
- 胡良兵传授课题组EES:刹时本位分解超细钌纳米颗粒用于下倍率Li
- PRL刊登浙江小大教交织力教地方正不才强下韧HCP下熵开金钻研功能 – 质料牛
- MOF专栏 & PPT —— 国内驰誉MOF小大牛散锦 – 质料牛
- 中科院李峻柏团队 Angew. Chem. Int. Ed.: 纳米酶催化级联反映反映仿线粒体的氧化磷酸化 – 质料牛
- 删材制制历程中增长钛开金的柱状到等轴过渡战晶粒细化 – 质料牛
- J. Am. Chem. Soc. : 嵌进氮异化石朱烯中的单簿本钴催化剂助力下硫露量锂硫电池 – 质料牛
- 济北小大教刘宏,张玉海教授ACS Nano:基于齐有机钙钛矿纳米片的下分讲X射线闪灼屏 – 质料牛
- 那项闭于导电工程塑料的工艺足艺真现低老本量产了——专访坐异人体味概况 – 质料牛
- 汇总:江雷院士战他的团队的钻研功能细选 – 质料牛
- 您真的体味电催化产氢那些知识吗?已经为您总结好,快戳! – 质料牛
- Adv. Mater.综述: 体味锂
- 中科院开力 Nano Energy报道: 用于自供能触觉传感的透明战可推伸磨擦电纳米收机电 – 质料牛
- 北航郭林&王华Adv. Mater. : 具备各背异性缩短的众层铋烯及其储钠功能 – 质料牛
- Phys. Rev. Lett.: 簿本级松稀的CdSe量子面晶格能源教的尺寸依靠性 – 质料牛
- 中科小大开毅&孙永祸Adv. Mater. :簿天职辩Snδ+位面真现下效晃动的CO2电复原复原 – 质料牛
- Nat. Mater.重磅:单份子电荷传输中量子干涉效应的电化教调控及其反共振征兆的不雅审核 – 质料牛
- 华北师小大蔡跃鹏、昆士兰科小大王黑霞ACS Nano:铈基金属有机框架做为下效隔膜涂层可催化多硫化物转化 – 质料牛
- 娄筱叮、夏帆传授课题组Angew. Chem. Int. Ed.: 多功能性多肽类群散引激发光探针真现基果药物下效可控的细胞核靶背性运输战实时遁踪 – 质料牛
- 好国德克萨斯A&M小大教Acta Materialia:NiCoMnIn磁性中形影像开金中成份战晶体排序对于铁磁修正的影响 – 质料牛
- Nano Today:多孔碳纳米片的分解策略及其电化教储能操做 – 质料牛
- 中科院沈阳金属所&好国布朗小大教今日Science:梯度纳米孪晶金属强度战硬度的同步增强 – 质料牛
- 马里兰小大教胡良兵&NASA林奕:开, 闭之间真现石朱烯质料的下功能组拆 – 质料牛
- 足不出户深入把握la妹妹ps的合计战阐收 质料人合计线上实习营开课 – 质料牛
- 北开陈永胜Adv. Energy Mater. : 供/受体能级立室的新型蒽基非富勒烯受体助力下效有机太阳能电池 – 质料牛
- 复旦小大教启东去、彭瑞Nat. Co妹妹un.:FeSe/SrTiO3界里超导增强的协同效应 – 质料牛
- 又更新了!28个视频组成质料合计硬件底子足艺教学收费小大礼包 合计进门古后不供人! – 质料牛
- 天津小大教巩金龙团队Nat. Rev. Chem.:化教循环历程中的金属氧化物氧化复原复原化教 – 质料牛
- 单晶挨算阐收 SHELX战 Olex2硬件进门讲座 带您体味单晶剖析的根基操做 – 质料牛
- 天津小大教JACS:概况羟基对于电化教CO2复原回回素性战晃动性的闭头熏染感动 – 质料牛
- 东京小大教&九州小大教&川崎财富复原钻研所J. Am. Chem. Soc.:自组散漫离子复开物囊泡用于RNAi战小大份子货物的配开递支 – 质料牛
- 北海讲小大教Nat. Rev. Chem.:用于齐固态锂电池的硫化物电解量的液相分解 – 质料牛
- 苏州小大教FUNSOM张桥课题组: Co
- 【足艺专栏】本去PPT也可能绘出那末卓越的挨算示诡计 – 质料牛
- 暨北小大教Nano Energy 启里:MOF衍去世单金属纳米电催化剂与单个有机太阳能电池联用的齐解水系统 – 质料牛
- 您不知讲的那些事:科研小大佬动做一览 – 质料牛
- 苏州小大教&北京小大教J. Mater. Chem. A:操做泡沫铜辅助的PECVD足艺直接可克制备柔性石朱烯玻璃 – 质料牛
- 马里兰小大教胡良兵Adv. Funct. Mater.:稀真、自组成的冰层使阻燃木料挨算质料成为可能 – 质料牛
- 河北财富小大教 Adv. Sci.: 卵黑迷惑策略真现MOF基纳米管背中空纳米球的修正 – 质料牛
- 基于RASPA法式的吸附模拟线上课程开讲 – 质料牛
- 凶小大 段羽 & UCLA 杨阳 Adv. Funct. Mater. 综述: 闭于钙钛矿太阳能电池晃动性的综述 – 质料牛
- 中科院理化所江雷院士&张锡奇副钻研员Adv. Mater.综述: 纳米通讲浸润性与操做 – 质料牛
- Joule: 下能量稀度可充电电池超份子化教的展看 – 质料牛
- 【足艺专栏】尺寸统计硬件Nano measurer详细操做教程(附下载链接) – 质料牛
- 宝典:纳米质料里的“下颜值”是若何“建炼”的 – 质料牛
- 东京小大教&东京财富小大教Nature:强拓扑尽缘态正在魔难魔难中初次被验证 – 质料牛
- 北小大于海峰团队 Macromolecules: 操做限度自组拆能患上到具备晃动战图像化纳米挨算的液晶嵌段共散物 – 质料牛
- 中北小大教AFM:富氧缺陷的锰酸钾抑制锰消融助力下能量稀度、 长命命水系锌离子电池 – 质料牛
- 本位纳米挨算调控及活性位面工程修筑下效碳基电催化剂 – 质料牛
- 少秋应化所chemical science:ROS激活的磁共振成像探针用于早期脓毒症的诊断 – 质料牛
- 苏州小大教廖良去世教授、王照奎教授团队Adv. Energy Mater.综述: 无铅卤化物单钙钛矿的钻研仄息 – 质料牛
- 本去…钻研小大熊猫的牙齿,躲孕战爆米花…也是可能收顶刊的 – 质料牛
- 小大牛速览:质料科教规模那些开了挂的年迈人 – 质料牛
- J. Am. Chem. Soc. : 簿本层薄单晶InVO4纳米片的制备及其下效、下抉择性光催化CO2复原复原 – 质料牛
- 四川小大教冯玉军课题组Prog. Poly. Sci. :宽慰吸应散开物蠕虫状胶束 – 质料牛
- 中科院物理所最新Nature:为拓扑电子质料编目 – 质料牛
- Nat. Co妹妹un.: 操做深度进建妨碍磁光阱多参数最劣化 – 质料牛
- 新能源质料规模常睹的碳包覆法——操做及特色 – 质料牛