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ETH Zurich秦曉華團隊Angew：用於快速雙光子減法生物製造的香豆素基光降解水凝膠
雙光子光降解水凝膠允許研究者在時間和空間尺度上精確控制細胞行為，在組織工程、類器官培養等領域受到越來越多的關注。目前製備光降解水凝膠的方法主要是將光裂解發色團嵌入到水凝膠網路中，即在光裂解發色團上修飾兩個反應性基團 ——一個用於連接到聚合物鏈端（如：PEG），另一個為可聚合基團 （如：丙烯酸酯或疊氮）用於後續的交聯反應。目前已報導的光降解發色團主要局限於鄰硝基苯醚和香豆素，但由於其雙光子吸收截面小，雙光子光降解水凝膠仍局限在低速圖案化。迄今為止，用於快速雙光子減法生物製造的水凝膠生物材料鮮有報導。
瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）秦曉華研究團隊聯合廣東工業大學李治全教授等合作者，利用Passerini 多組分反應成功地將具有較大雙光子吸收截面的長共軛香豆素髮色團成功引入到水凝膠網路中，其在780 nm 雙光子鐳射下的降解效率遠高於鄰硝基苯醚對照組，最高列印速度達到300 毫米每秒，最低鐳射功率降至10毫瓦，從而大幅提高了納米尺度加工效率及細胞相容性。
圖1：利用多組分反應合成高效光降解水凝膠體系。
該研究中，作者使用商用雙光子納米光刻機探究了不同實驗組的列印性能，結果表明，長共軛香豆素基水凝膠表現出最優異的性能，其在300 mm/s的列印速度和10 mW的鐳射強度下可以發生裂解，形成既定的複雜圖案。此外，作者成功驗證了該香豆素基水凝膠支援複雜仿生微流控網路結構的列印。
圖2：不同水凝膠體系的雙光子光降解性能比較：鄰硝基苯（PEG-NB-A），香豆素（PEG-C-A）及長共軛香豆素 （PEG-LC-A）。
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圖3：快速雙光子水凝膠用於高精度減法生物製造過程 （定向細胞遷移）。
最後，作者通過在細胞簇周圍列印微通道驗證了報導的香豆素基水凝膠可以定向誘導細胞的快速遷移。該新型光降解水凝膠材料有望在雙光子高精度減法生物製造及複雜組織工程等領域找到新的應用，進而促進前沿再生醫學技術的發展。
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來源：高分子科學前沿
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