靈感來源于枯萎的葉子！仿生4D打印出可變形血管支架

近日，大連理工大學王華楠教授團隊根據許多枯萎的葉子或花朵在脫水后自發卷曲，從扁平結構轉變為管狀結構的自然現象，開發了一種創新策略來設計刺激響應支架，該支架能夠從扁平的2D結構可編程地轉換為各種卷曲的3D組織模擬結構。相關成果發表在《先進功能材料》上。

傳統的通過雙層結構設計可響應變形支架通常只能引起各向同性的形狀偏移，并且由于缺乏對層間界面收縮失配的微調調節，無法精確控制形狀。因此，在生物醫學領域，如何通過4D打印實現微創輸送從而克服手術過程中的空間限制，同時在生理相關條件下觸發二次的、功能性的形狀變形對生物醫學應用具有重要意義。

本研究中，團隊提出了一種仿生策略，用于開發能夠程序化多步轉換為各種組織模擬結構的形狀變形支架。團隊基于對葉片轉化機制的深入研究，以及仿生4D打印制造策略，結合“葉肉”層和“葉脈”層的仿生設計策略，設計出了水凝膠圖案和微調PCL薄膜的剛度，可以精確控制支架的卷曲方向和曲率，從而制造出具有各種卷曲方向和彎曲的3D結構化組織模擬結構。這種通過卷曲曲率和卷曲方向的協同調節策略為可變形水凝膠設計更復雜的結構提供了新的思路。此外，通過設計主動層雙網絡水凝膠的時空交聯策略，實現了生理環境下初級轉化結構的二次響應，提供了更好的適應性能來遞送并適應局部組織形狀以應用于血管重建。

近年來，王華楠教授團隊主要利用生物3D打印技術實現組織重建，以實現精準的組織修復和再生醫學應用。此外，團隊還積極探索了生物3D打印支架在不同疾病模型中的應用，包括但不限于血管病變、肺纖維化和骨損傷等，為這些疾病的治療提供了新的思路和方法。通過這些研究，團隊推動了3D打印技術的發展，為未來臨床治療提供了潛在的解決方案。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202407592