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    最近，劉冬生課題組與英國瓦特大學(xué)Will Shu（舒文淼）等合作的DNA水凝膠材料成功地應(yīng)用于活細胞的3D打印，該論文在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem., Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.201411383）發(fā)表并配以“媒體推介”（Press Release）重點報道。該項成果被2月26日出版的《自然》（Nature）的研究亮點報道關(guān)注，Nature評價該材料是“一種非常有前景的打印三維組織和人工器官的材料”。

 

 

    3D打印的不同尺寸的DNA水凝膠粒子（其中加入藍色染料以增加可視性），經(jīng)多次打印，最大尺寸可以達到厘米級并且可以自支撐。

 

    Nature還評論說：“此凝膠可以通過多層打印實現(xiàn)厘米級結(jié)構(gòu)的構(gòu)建”，“有足夠好的強度維持其形狀、不塌縮也不溶漲，但可以被（特定的）DNA內(nèi)切酶迅速解離”，“共同打印的活細胞可以保持活性”。

 

 

3D打印的三角形結(jié)構(gòu)，邊長1厘米。

 

    水凝膠因其高含水量和類似于細胞外基質(zhì)的特點，是三維組織打印和人工器官制備的首選基材，也因此成為化學(xué)、材料和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。但直到DNA水凝膠研發(fā)之前，還沒有一種水凝膠材料能夠同時滿足活細胞三維打印所要求的細胞相容性、力學(xué)強度、通透性、快速成型等苛刻條件。

 

 

3D打印的清華大學(xué)英文縮寫，每個字母約1平方厘米。

 

    對于該項研究成果的突破點，劉冬生教授解釋道：“此項成果的意義在于，我們制備了一類新的水凝膠材料，能夠同時滿足多項活細胞3D打印的需求：速度快，可以達到秒級成型；條件溫和，過程完全在生理條件下完成，不涉及化學(xué)反應(yīng)以及能夠?qū)毎斐蓚Φ耐饨绱碳ぃ粡姸�、通透性好，打印出來的產(chǎn)品最終尺寸可以達到厘米級別以上的尺度，不變形和軟化，還能夠保證細胞生長所需營養(yǎng)物質(zhì)的輸送；此材料還具有非常好的觸變性和自修復(fù)性能，在細胞生長的同時可以不斷改變自身的結(jié)構(gòu)，能夠在保證對細胞提供足夠支撐的情況下不限制其擴增；更重要的是，此凝膠材料可以根據(jù)需要迅速分解不殘留，為將來3D打印器官的活體移植創(chuàng)造了條件。”

 

 

當(dāng)期Nature研究亮點報道，左下為DNA水凝膠有關(guān)闡述。

 

    劉冬生課題組的科研工作得到了清華大學(xué)自主科研計劃、國家自然基金委員會和科技部973計劃的大力支持。