重塑組織再生未來：BIONOVA X 打造可變形生物醫學支架

來源：發布時間：2025-12-12

在生物醫學技術飛速發展的***，4D 生物打印正以 “時間 + 空間” 的雙重維度，重新定義組織再生的可能。近期，一項發表于《Materials Today Chemistry》的研究引發***關注 —— 科研團隊借助 CELLINK 公司的 BIONOVA X 3D 生物打印機，成功解鎖蠶絲絲膠基水凝膠的 4D 打印技術，讓原本被紡織工業丟棄的 “廢料” 絲膠蛋白，成為組織工程領域的 “潛力股”。

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絲膠蛋白，這個長期被紡織工業當作副產品丟棄的天然球狀蛋白，實則藏著巨大的生物醫學潛力。它不僅具有優異的細胞相容性、低免疫原性，還富含極性氨基酸，便于功能化修飾。但傳統制備方法難以打造出模擬天然細胞外基質的異質化結構，直到 BIONOVA X 生物打印機的介入，才**了這一難題。

科研團隊以甲基丙烯?；z膠蛋白（SMA）與聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDM）為**原料，研發出適配 DLP（數字光處理）技術的新型生物墨水。而 BIONOVA X 打印機正是這場技術突破的**支撐：它不僅支持 405nm 可見光交聯，避免了紫外光對細胞的遺傳毒性，還能通過編程精細調控曝光時間、光強和打印速度，在支架內部構建垂直方向的交聯密度梯度。這種差異化交聯設計，讓打印后的支架在水合作用下實現可控形狀變形，干燥后又能恢復原始 3D 形態，再次水合即可重現 4D 變形行為，無需額外刺激組分。

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圖2.生物墨水的制備與表征()生物墨水組分及其化學結構示意圖:(6)基于數字光處理(DLP)3D生物打印機的 3D/4D打印關鍵步驟示意圖:(9)立體光刻(STL)模型與打印支架設計圖(比例尺:5mm):()矩形板狀 STL,文件;()打印結構與ST,文件高度吻合，證實其良好的打印成型性(比例尺:5mm);(d)3D打印支架低交聯區域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 mm);(e)3D打印支架高交聯區域的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(比例尺:100 pm);(0)基于 DIP3D生物打印機的多孔支架ST,模型與打印實物圖(比例尺:2mm);(g)預聚體與交聯后生物打印支架的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖。

此次研究的創新之處，在于無需設計雙層水凝膠的 “活性層” 與 “被動層”，*通過 BIONOVA X 的參數調控就能賦予支架形狀記憶功能。打印后的支架在 37℃去離子水中即可發生差異化溶脹，形成自彎曲的 4D 結構，這一機制靈感源自含羞草葉片的含水量差異形變，實現了 “仿生技術” 與 “先進制造” 的完美融合。從矩形、蝴蝶形到花形、十字形，BIONOVA X 打印的多種支架都能在水合作用下完成精細變形。這種無需額外刺激組分、*通過打印參數調控即可實現的形狀記憶功能，讓支架在傷口愈合、心肌補片、神經導管制備等場景中擁有廣闊應用前景。

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圖3.形態各異且展現多種變形行為的支架圖中展示了不同支架的計算機輔助設計(CAD)模型，以及支架打印后在去離子水(D1water)中分別靜置0、1、3小時后的實物圖:(a)矩形支架;(b)蝴蝶形支架;(c)花形支架;(e)十字形支架。(比例尺:2mm)

這項研究不僅讓絲膠蛋白這一 "廢棄資源" 煥發新生，更彰顯了 BIONOVA X 生物打印機在**生物制造領域的強大實力。隨著 4D 生物打印技術的不斷成熟，未來或許能實現個性化組織***的精細制備，為醫療健康領域開辟前所未有的新路徑。讓我們共同期待，這場技術革新能早日從實驗室走向臨床，為更多患者帶來希望！

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