理化所 3D分辨率飞秒激光双光子聚合水凝胶的研究进展

发布时间：2023-06-13 08:56:22 所属栏目：动态来源：

导读：水凝胶具有类似于细胞外基质的理化性质，具备良好的力学性能、自愈合能力和响应性，可以用于构建组织再生的微纳米仿生结构，并提供微米尺度的表面形态来调节细胞行为，如细胞粘附、迁移或生存增殖分化因子的释放。因

水凝胶具有类似于细胞外基质的理化性质，具备良好的力学性能、自愈合能力和响应性，可以用于构建组织再生的微纳米仿生结构，并提供微米尺度的表面形态来调节细胞行为，如细胞粘附、迁移或生存增殖分化因子的释放。因此，水凝胶被广泛应用于组织工程和药物递送等领域。然而，制备高精度的三维（3D）任意生物相容性水凝胶支架仍然是一个挑战。为了满足将来的生物医学需求，研制新型3D水凝胶材料具有很高的意义。

近日，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室郑美玲研究员团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了题为“22 nm Resolution Achieved by Femtosecond Laser Two-Photon Polymerization of a Hyaluronic Acid Vinyl Ester Hydrogel” (DOI: 10.1021/acsami.3c04346）的研究成果，提出了一种真3D高精细任意可设计拓扑结构调控单细胞的新策略。论文的第一作者为2021级硕士生段琦，通讯作者是郑美玲科研人员。

作者采用飞秒激光双光子聚合技术，以乙烯基酯透明质酸（HAVE）水凝胶作为单体材料，P2CK作为高效水溶性双光子引发剂，二硫苏糖醇（DTT）作为硫醇-烯点击化学交联剂和PBS缓冲溶液配制了HAVE前驱体，通过配方优化和激光焦点调控在水凝胶结构分辨率上取得了重要突破，最高分辨率达到22 nm，制备了与细胞尺寸相当的水凝胶3D微支架并验证了材料与结构的生物相容性，表明HAVE水凝胶细胞支架可以进一步用于研究细胞迁移和操作等行为。

在几十纳米尺度的分辨率中，体素相对于基底的位置是不可忽略的影响因素。为了进一步提高结构分辨率，该团队根据激光焦点体素理论调控焦点与基底相对位置，从而获得更高分辨率的线结构，大功率激光焦点光斑明亮，并且体素体积较大，不易得到最佳焦点位置，而小功率激光焦点光斑较弱，体素体积更小，更容易获得最佳焦点位置，基于此方法获得了更高分辨率的线结构。

接着，作者对HAVE前驱体配方进行了3D水凝胶微结构的双光子聚合加工，利用原子力显微镜测量了3D细胞支架的杨氏模量，杨氏模量平均值94 kPa接近体内组织的力学性能。对材料中的 P2CK和 3D细胞支架进行了生物相容性测试,以确定该材料及支架对多种微生物均无影响,从而确保了该材料的生物相容性。

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!