沈陽自動化所研究團隊光固化生物材料研究取得進展

　　近日，ACS applied and interfaces以封面文章形式發表了中國科學院沈陽自動化研究所在生物打印材料領域的最新進展——Collagen-Based Thiol–Norbornene Photoclick Bio-Ink with Excellent Bioactivity and Printability（Doi:10.1021/acsami.0c16714）。該研究首次合成的降冰片烯修飾的光固化膠原蛋白可快速響應光刺激，構建高分辨率、含活細胞的類生命結構，實現了先進生物制造技術細胞載體材料的重大進展。

　　類生命機器人及活體器官的制造是機器人領域的前沿方向，然而，目前體外碳基類生命機器人構建的基礎材料不易同時滿足可加工性和良好的生物相容性。膠原蛋白是人體細胞外基質的主要成分，具有較好的生物相容性，是最常用的生物材料之一。但含有細胞的膠原蛋白的制造精度和生物活性者兩個關鍵指標始終難以獲得平衡：低濃度的含細胞膠原由于成型速度慢、力學強度差，不易加工出理想的結構；高濃度的含細胞膠原具有剪切變稀的特性，具有較好的可加工性能，但由于自組裝纖維網絡過于密集，細胞很難生長。

　　沈陽自動化所器官制造課題組的科研人員使用雙功能的光敏基團，改性了天然的膠原蛋白，在維持其完整分子結構的同時，實現了等電點的轉變和秒級光交聯固化，提高了膠原蛋白的中性溶解度及成型速度，克服了困擾膠原打印多年的關鍵難題，使膠原蛋白成了一種可精密加工的活細胞載體。科研人員通過測試，證明了該材料具有媲美天然膠原的細胞增殖和伸展活性；并且可通過多種方式進行精密的加工和制造。科研人員在這種新型膠原凝膠中構建了血管和神經網絡結構，為類生命機器人的營養供應和神經控制提供了新的基質材料選擇。

　　長期以來，沈陽自動化所器官制造課題組專注于先進生物打印裝備的開發及其生物醫學應用，致力于構建體外器官以改善患者的生活質量。研究團隊開發的神經支架、椎間融合器等技術已進入科研臨床。研究成果先后發表在Biofabrication、ACS applied material and interfaces等期刊上。

　　該研究工作得到科學技術部重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、機器人學國家重點實驗室（中國科學院沈陽自動化研究所）項目的支持。