溫州醫(yī)科大學：微流控3D打印動態(tài)響應支架用于皮瓣再生

供稿人：焦天 連芩 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

生物支架在隨機皮瓣再生方面具有廣闊的應用前景,，但其血管化能力不足,，在動態(tài)愈合過程中缺乏響應性,，極大地限制了其實際應用,。

最近,，溫州醫(yī)科大學Wang Xiaochen等人針對促進血管化和皮瓣再生,，提出了一種新型的含有動態(tài)響應通道的MXene（二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料）空心纖維支架（MX-HF），并利用微流體輔助3D打印策略實現(xiàn)了該支架的制造,。

MX-HF支架的具體制造方法為：采用微流控同軸噴頭擠出打印空心纖維支架,，同軸噴頭內(nèi)部擠出濃度0.8% w/v的 CaCl2，外部擠出15% w/v的NIPAM（N-異丙基丙烯酰胺）,、1.5% w/v的NMAM（N―羥甲基丙烯酰胺）,、2.5% w/v海藻酸鈉、20% v/v的基質(zhì)膠混合液,、 0.5% w/v的BIS（N,，N'-亞甲基雙丙烯酰胺）、0.1% v/v光引發(fā)劑和一些MXene納米片（0-200 μg/mL）,，打印過程中海藻酸鈉和氯化鈣交聯(lián)形成空心纖維,，打印后進一步通過紫外光和2% w/v的 CaCl2進行交聯(lián),。完成MX-HF空心纖維支架的制造。通過改變外部預凝膠溶液中MXene濃度(0,、25,、50、100和200 ug mL-1),，可獲得不同MXene含量的MX-HF支架,。在外部預凝膠溶液中加入20ng/mL的VEGF，就可以獲得VEGF@MX-HF支架（負載內(nèi)皮細胞生長因子的MXene空心纖維支架）,。

圖1 用于皮瓣再生的微流體3D打印動態(tài)響應支架示意圖

得益于MX-HF支架中MXene納米片的光熱轉換能力和聚NIPAM水凝膠的溫度響應能力,，支架表現(xiàn)出近紅外（NIR）響應的收縮/膨脹行為，促進了細胞從周圍環(huán)境向支架通道中的遷移,。此外,，MX-HF支架通過將血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）納入水凝膠基質(zhì)中進行可控輸送，在近紅外照射下可促進內(nèi)皮細胞的增殖,、遷移和,，促進血管的生成，增強了MX-HF支架的體外再生能力,。

在體實驗中進一步證實,，近紅外響應型VEGF@MX-HF支架（負載血管內(nèi)皮生長因子的空心纖維MXene支架）可通過促進皮瓣血管生成、減少炎癥反應,、減少皮瓣凋亡等方式有效提高皮瓣的成活率,。

總而言之，這種溫度和收縮/膨脹動態(tài)響應的MX-HF支架具備促進快速血管化和皮瓣存活的功能,，且具備安全,、有效、易于使用的特點,，MX-HF支架在再生醫(yī)學和其他組織工程領域具有廣闊的前景,。

參考文獻：
Wang X, Yu Y, Yang C, et al. Dynamically Responsive Scaffolds from Microfluidic 3D Printing for Skin Flap Regeneration[J]. Advanced Science, 2022:2201155. （https://doi.org/10.1002/advs.202201155）