近日，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授張文明團(tuán)隊(duì)、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副教授馬智超團(tuán)隊(duì)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(xì)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(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院博士生尹球，通訊作者是張文明和馬智超。

具有圖案化細(xì)胞的水凝膠纖維制備系統(tǒng)

超聲細(xì)胞圖案技術(shù)作為一種具有良好生物相容性、靈活可調(diào)性和非接觸性的細(xì)胞操縱方法被廣泛應(yīng)用。然而，輻射狀細(xì)胞圖案作為組織中細(xì)胞排布的一種常見(jiàn)方式，如何實(shí)現(xiàn)高效定制設(shè)計(jì)和便捷制造一直都充滿挑戰(zhàn)。針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套聲流體生物制造系統(tǒng)，可用于生產(chǎn)具有可調(diào)諧細(xì)胞圖案的水凝膠纖維/管。

超聲驅(qū)動(dòng)微粒圖案化的原理

具有圖案化細(xì)胞的水凝膠纖維和微管

團(tuán)隊(duì)利用超聲波技術(shù)控制細(xì)胞-水凝膠懸浮液中的細(xì)胞排列，采用毛細(xì)管作為超聲細(xì)胞圖案化和水凝膠成形的容器，并在毛細(xì)管外部附著壓電換能器，換能器產(chǎn)生的超聲波引起毛細(xì)管共振，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波的頻率和強(qiáng)度，控制毛細(xì)管內(nèi)部的聲壓分布。細(xì)胞-水凝膠懸浮液中的細(xì)胞受到聲波的作用被驅(qū)動(dòng)到壓力節(jié)點(diǎn)處，形成相對(duì)應(yīng)的圖案。在對(duì)細(xì)胞輻射狀圖案的可行性進(jìn)行分析和驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將超聲驅(qū)動(dòng)細(xì)胞圖案化技術(shù)與微流控生物打印技術(shù)相結(jié)合，制備了具有圖案化細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微纖維或微管。

本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新計(jì)劃重大項(xiàng)目、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃、吉林大學(xué)數(shù)控設(shè)備可靠性教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目、澳門(mén)大學(xué)澳門(mén)先進(jìn)材料研究與發(fā)展中心開(kāi)放研究項(xiàng)目等資助。論文合作者還包括上海交通大學(xué)羅煜成、虞翔麟、陳柯坷、李婉露助理教授，吉林大學(xué)教授黃虎、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)教授張霖、澳門(mén)大學(xué)助理教授周胤寧、華中科技大學(xué)教授朱本鵬。

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作者：

振動(dòng)、沖擊、噪聲研究所

供稿單位：

機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院