最新Chem. Rev.顶刊综述：光聚合生物材料和基于光

作者：杨超月

最新Chem. Rev.顶刊综述：光聚合生物材料和基于光的3D打印策略在生物医学中的应用

CYM 2年前 (2020-05-04) 7331浏览

【引言】

自从增材制造（通常称为3D打印）技术问世以来，这项技术彻底改变了生物制造领域，并推动了组织工程和再生医学领域的许多关键性进展。具体来说，与传统的2D技术相比，现在已经有了较多的文献证明，刚性单层培养系统不能很好地复原天然环境中固有的复杂性，因此，在这种2D条件下生长的细胞很难反映体内功能、表现型、形态和分化潜能，从而受到这种称之为细胞外基质（ECM）的高度影响。因此，3D细胞培养系统在组织工程和再生医学领域获得了广泛的吸引力。同时为了正确地模拟3D ECM环境，需要一种能够精确控制材料在3D空间中的力学、物理和粘弹性性能的制造方法。从最新的3D打印技术进展表明，它们有望满足这些要求。3D打印机所提供的控制水平已使得在生产与生理相关的仿生组织和器官替代品方面取得许多显著进展，如药物测试，阐明生物机制，疾病模型，翻译医学和外科植入物等。事实上，自Charles Hull博士首次将立体平版印刷（SLA）引入世界之后，许多3D打印技术也在短时间内被开发出来。然而，相应的3D打印材料并没有被发展起来，这也是一段时间以来制约该领域发展的瓶颈。在最近的十年里，研究者才逐渐认识得到发展3D打印材料的重要性，从而最大化挖掘3D打印技术真正的潜力。

近日，美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)纳米工程系陈绍琛教授（Shaochen Chen）（通讯作者）回顾了适合于光基3D打印技术的生物材料的发展，及其重点在生物打印方面的应用。首先，作者介绍了光固化生物材料中光聚合反应的基本原理和机理，总结了常用的光抑制和光不稳定的化学物质来控制聚合动力学。随后，讨论了目前用于光基3D打印的光聚合天然、合成和复合生物材料的文献，以及它们在组织工程和再生医学的应用。最后，作者回顾了最近从串行到平面再到体积构建的光基3D打印技术的进展和演变，并讨论了提高打印分辨率和质量控制的策略，以标准化未来的打印优化方法。总体而言，扩大和发展新型光固化生物材料将有助于促进和扩大光基3D打印技术的用途。相关研究成果以“Photopolymerizable Biomaterials and Light-Based 3D Printing Strategies for Biomedical Applications”为题发表在Chem. Rev.上。

【图文导读】

图一、光基3D打印技术在组织工程和再生医学应用中的生物材料选择标准概述