华南理工曹晓东：通过 3D 打印辅助微流控轻松制备空心水凝胶微纤维

模拟毛细血管的结构和功能对于深入了解毛细血管在人体中的作用和治疗毛细血管相关疾病非常重要。由于相似的成分和结构，中空水凝胶微纤维被公认为潜在的仿生毛细血管。最近，华南理工大学科研团队报告了一种新颖、简便且可重复的方法，通过 3D 打印辅助软光刻技术制造同轴微流控芯片，然后使用所制备的同轴微流控芯片制造中空水凝胶微纤维。

代替传统的基于光刻胶的光刻，明胶水凝胶在各种挤压压力下的 3D 打印用于构建同轴微流控芯片的牺牲模板。通过多类型同轴微流控芯片或同轴微流控制造与后处理相结合，可以获得具有复杂分层结构的各种实心和空心水凝胶微纤维。形成的空心水凝胶微纤维作为仿生毛细血管进行了详细评估，包括物理化学和细胞学特性。我们的研究结果证明，中空水凝胶微纤维表现出优异的传质能力、血液相容性、半透性和机械强度，并且在内皮细胞的存在下可以进一步增强其屏障功能。总体而言，我们的 3D 打印辅助制造策略提供了一种构建具有复杂 3D 微通道的微流控芯片的新技术，由此产生的空心水凝胶微纤维是毛细血管的有希望的候选者。

示意图 1. 通过 3D 打印辅助微流控技术制造中空水凝胶微纤维及其作为仿生毛细血管的应用：(a) 中空水凝胶微纤维的制造过程；(b) 仿生毛细血管屏障功能评价

图 1. 同轴微流控芯片的 3D 打印辅助制造和表征：(a) 由 FDM 打印的聚合物模板和脱模的 PDMS 副本；(b) 通过基于挤出的 3D 打印和脱模的 PDMS 副本打印的水凝胶模板；(c) 微通道交叉点的 SEM 图像。

图 2. 通过各种同轴微流控芯片制备和表征不同中空水凝胶微纤维：（a）不同中空水凝胶微纤维的荧光图像和（b）不同流速下中空水凝胶微纤维的尺寸。

相关论文以题为Facile Fabrication of Hollow Hydrogel Microfiber via 3D Printing-Assisted Microfluidics and Its Application as a Biomimetic Blood Capillary发表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。通讯作者是华南理工大学曹晓东教授、董华教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsbiomaterials.1c00980