近日，上海交通大學機械與動力工程學院張文明教授團隊、生物醫(yī)學工程學院馬智超副教授團隊合作研究，在Advanced Science上發(fā)表了題為“Acoustic cell patterning for structured cell-laden hydrogel fibers/tubules”的研究論文，提出了一種用于制備具有輻射狀細胞圖案水凝膠纖維/管的聲流體生物制造系統(tǒng)，為仿生組織的可控制備提供新的解決方案。論文被選為該期刊2024年第14期封底文章。論文第一作者是機械與動力工程學院博士生尹球，通訊作者是張文明教授和馬智超副教授。
具有圖案化細胞的水凝膠纖維制備系統(tǒng)
超聲細胞圖案技術作為一種具有良好生物相容性、靈活可調性和非接觸性的細胞操縱方法被廣泛應用。然而，輻射狀細胞圖案作為組織中細胞排布的一種常見方式，如何實現(xiàn)高效定制設計和便捷制造一直都充滿挑戰(zhàn)。針對上述問題，研究團隊設計了一套聲流體生物制造系統(tǒng)，可用于生產具有可調諧細胞圖案的水凝膠纖維/管。
超聲驅動微粒圖案化的原理
具有圖案化細胞的水凝膠纖維和微管
團隊利用超聲波技術控制細胞-水凝膠懸浮液中的細胞排列，采用毛細管作為超聲細胞圖案化和水凝膠成形的容器，并在毛細管外部附著壓電換能器，換能器產生的超聲波引起毛細管共振，同時通過調節(jié)超聲波的頻率和強度，控制毛細管內部的聲壓分布。細胞-水凝膠懸浮液中的細胞受到聲波的作用被驅動到壓力節(jié)點處，形成相對應的圖案。在對細胞輻射狀圖案的可行性進行分析和驗證的基礎上，團隊將超聲驅動細胞圖案化技術與微流控生物打印技術相結合，制備了具有圖案化細胞結構的微纖維或微管。
本工作得到了國家自然科學基金重點項目、面上項目、上海市教育委員會科研創(chuàng)新計劃重大項目、上海市基礎研究特區(qū)計劃、吉林大學數(shù)控設備可靠性教育部重點實驗室開放項目、澳門大學澳門先進材料研究與發(fā)展中心開放研究項目等資助。論文合作者還包括上海交通大學羅煜成、虞翔麟、陳柯坷、李婉露助理教授，吉林大學黃虎教授、長春工業(yè)大學張霖教授、澳門大學周胤寧助理教授、華中科技大學朱本鵬教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202308396
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