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[材料资讯] 蒋盼、王晓龙、刘维民等:水凝胶软组织器官模型研究获新进展

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发表于 2023-2-9 09:24:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
现代生物医学中,与活体器官、动物模型以及人体临床试验相比,组织器官模型作为一种可复现人体器官复杂解剖结构的物理模型,具有成本低、符合伦理道德、易于操作等优点,在生物医学领域发挥了重要的辅助作用。水凝胶具有与生物体良好的柔韧性、粘弹性以及润湿性等理化性能匹配度。因此,发展新一代的湿滑水凝胶仿生软组织器官模型在未来生物医学中具有重大意义。
  中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室3D打印摩擦器件研究团队提出了一种基于共价交联网络和金属配位网络的双交联网络策略制备刚度可调的弹性水凝胶。研究人员借助数字光处理3D打印技术,实现了各种结构复杂、保真度高、粘弹性可调的湿滑水凝胶软组织器官的一体化成型,且这些组织器官模型具有复杂的内部流体通道和腔体结构、血管化的组织结构、逼真的解剖结构等。

仿生软组织器官

仿生软组织器官
图1. 粘弹性可调湿滑水凝胶仿生软组织器官模型的制备过程
  结合光固化3D打印能制造包括大脑、支气管、肺、肝脏、心脏、胃、肾脏、肠等在内的各种水凝胶仿生组织器官模型,这些水凝胶软组织器官模型具有高的结构保真度、结构复杂的腔体结构、可灌注的微通道和异质结构等。此外,这些软组织器官模型具有与人体生物组织相似的粘弹性。
  研究人员在弹性水凝胶基质内还制造了各种可调管状拓扑结构的流体多通道网络结构、曲折的仿生多支叉血管网络以及不规则分叉和大小通道的仿生树突状血管网络。
  体外模拟测试表明,与传统的硅胶和聚氨酯组织器官模型相比,具有复杂曲折脑动脉的湿滑水凝胶组织器官模型为体外模拟导丝介入过程中提供了优异的水润滑性能,具有更加接近天然血管的理化微环境和仿真结构。
  该研究工作为发展新一代的湿滑水凝胶仿生软组织器官模型提供了新的设计思路。同时,在体外生物医学培训、医疗器械测试以及器官芯片等领域具有潜在的应用前景。
  该研究成果以“Engineering Tridimensional Hydrogel Tissue and Organ Phantoms with Tunable Springiness”为题发表在Advanced Functional Materials上。兰州化物所博士生刘德胜为该论文第一作者,特别研究助理蒋盼博士、王晓龙研究员、刘维民院士为通讯作者。
  以上研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中科院“西部之光”交叉创新团队项目、甘肃省科技计划等项目的支持。
       文章来源:兰州化物所
      王晓龙 男,1976年生。2007年6月毕业于兰州大学化学化工学院,获得理学博士学位,进入中科院兰州化学物理研究所工作。期间,2010年6月至2011年6月,于香港理工大学从事1年合作研究;2011年12月至2013年11月,中国科学院公派留学至加拿大University of Western Ontario从事两年访问研究。2014年5月入选兰州化学物理研究所“特聘人才计划”研究员项目,同年获中科院“西部之光”人才培养计划重点项目支持。研究领域包括材料化学、表面工程、柔性电子及3D打印等。近年来,在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等国内外知名刊物发表SCI收录论文50余篇,其中2篇分别被Chem. Commun.和ACS Appl. Mater. Interfaces选为封面方面,并有多篇文章被国际知名杂志如NPG Asia Materials、Chemistry World作为研究亮点进行了报道详述。根据Google Scholar统计,发表文章被引用1000余次,H因子21。
         刘维民,男,博士,中国科学院兰州化学物理研究所研究员,博士研究生导师。2013年当选中国科学院院士,2015年入选亚太材料科学院(APAM-Asian Pacific Academy of Materials)院士,2016年被选为发展中国家科学院(TWAS)院士。1984年毕业于山东师范大学化学系,1990年于中国科学院兰州化学物理研究所获得理学博士学位,之后工作于中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放研究实验室(2000年成为国家重点实验室),从事润滑材料及摩擦化学等研究工作。期间曾于1993至1994年在美国宾夕法尼亚州立大学作为高级访问学者从事为期一年的合作研究。2000年起担任固体润滑国家重点实验室主任;2002至2005年担任兰州化学物理研究所副所长及主持工作副所长;2005至2012年担任兰州化学物理研究所所长。2011至2015年担任中国机械工程学会摩擦学分会主任委员。目前兼任中国化学会、中国机械工程学会、中国微纳米学会、中国空间科学学会理事;Tribology International 共同主编(3个Editor之一),《摩擦学学报》常务副主编,Advanced Materials & Interfaces等杂志编委会委员;山东师范大学、湖北大学名誉教授,西北工业大学、山东大学、英国南安普顿大学访问教授。

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