熔融靜電打印的三維生物支架

來源：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

熔融靜電打印工藝是指熔融的聚合物在電場力的作用下噴射出細絲，通過接收平臺的移動來實現打印過程，通過熔融靜電打印工藝可實現微納米級（800 nm ~ 50 μm）聚合物纖維的三維打印。熔融靜電打印的典型應用是模擬生物組織細胞外基質的三維微納纖維結構，構建組織工程支架，培養(yǎng)再生組織，為組織的體外構建提供支撐。

2018年5月，Hrynevich等人將熔融靜電打印的最新研究進展刊登在了Small期刊[1]，他們在不改變電壓幅值的情況下，通過調節(jié)接受速度、流量等參數，打印出了一系列不同尺度的聚己內酯（PCL）纖維（如圖1），來更好的調控細胞在三維支架中的生長。

圖1. 熔融靜電打印不同線寬的PCL纖維

利用這種方法，他們打印了一種三維夾層纖維結構，如圖2所示，上下兩層為較粗的PCL纖維，中間層為較密的細纖維層。利用人體間充質干細胞驗證了纖維支架的生物相容性，在細胞種植過程中，細纖維層可以捕捉到更多的細胞，經過一段時間培養(yǎng)后，細胞可以增殖并滲透充滿整個纖維支架中。

圖2. 三維夾層纖維結構與細胞培養(yǎng)

他們還打印了另外一種網格結構，在每個網格底部嵌有兩根較細的纖維，這種網格結構可以用來培養(yǎng)球形的細胞水凝膠單元，他們稱這種結構可以方便操作和轉移細胞。

圖3. 網格結構與細胞團培養(yǎng)

綜上所述，利用熔融靜電打印工藝可實現微納尺度生物纖維打印，通過調節(jié)工藝參數，使用單一噴頭可打印出2 μm – 50 μm不同尺寸的纖維，利用這一手段構建的纖維結構可以滿足不同情況細胞的培養(yǎng)，為組織的體外構建提供了支撐。

來源：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室