哈工小大热劲松与哈医小大本慧萍团队开做4D挨印光热支架 – 质料牛

4D挨印是哈工慧萍3D挨印与智能质料相散漫的先进的制制足艺，正在医教规模具备广漠广漠豪爽的热劲热支操做远景。基于光驱动中形影像散开物的松哈非干戈式可控4D挨印挨算为医教规模的本性化治疗战微创足术带去了可能性。远日，医小印光哈我滨财富小大教热劲松院士团队与哈我滨医科小大教隶属第两医院本慧萍教授团队开做正在《ACS Applied Materials & Interfaces》上宣告了题为《Progra妹妹able 4D Printing of Photoactive Shape Memory Composite Structures》的大本研分割文。论文报道了一种可经由历程熔融真现快捷直写4D挨印的团队光驱动中形影像复开质料，真现了具备自坐光驱动中形回问才气同时具备部份可控增长肿瘤消融功能的架质4D挨印挨算。

做者经由历程正在中形影像散氨酯基体中引进金纳米颗粒，料牛制备了一种具备卓越机械功能、哈工慧萍去世物相容性战光驱动中形影像功能的热劲热支多功能AuNPs/PU (AP) 复开质料 （图1）。正在520nm波少的松哈光照下，该复开质料隐现出快捷晃动的医小印光光热效应，并正在30秒内可能从临时中形复原到本初中形（图2）。大本与此同时，团队增长中形回问的架质光热效应借可能真现部份战可控的乳腺肿瘤消融。战AP共哺育的乳腺癌细胞正在光映射150 s后有54.8%去世于早期凋亡，28.4%的癌细胞去世于早期凋亡（图3）。批注AP复开质料可能经由历程光热效应正在真现中形回问的同时，实用锐敏现可控肿瘤消融，用于癌症的热疗。经由历程钻研的AP熔体的流变功能，劣化挨印参数，从而以利便、净净战牢靠的直誊写挨印足艺制制出一系列光驱动4D挨印挨算 (图4)。以4D挨印硬妄想支架为例，正在光宽慰下可能从便于植进的临时中形扩大到所需定制的永世中形。AuNPs的减进使4D挨印挨算具备远距离可控的自坐中形复原特色，而且同时为肿瘤热疗提供了一种妄想·。本工做将光驱动中形影像复开质料与4D挨印散漫，为斥先本能化的、微创治疗的光热治疗挨算提供了思绪。

【图文导读】

图 1.（a） 制备AP复开质料的示诡计。（b） AP异化物的透射电镜图像。（c） 经由历程直誊写挨印足艺对于AP复开质料熔体妨碍4D挨印挨算构建的示诡计。（d）经由历程光驱动中形复原去增长布置同时具备热疗下场的4D挨印挨算的示诡计。

图 2.（a） AP2薄膜正在强度为4 W/cm²的520nm光源映射下的黑中热图像。（b） AP一、AP2 战 AP3 薄膜正在强度为 二、3 战 4 W/cm²的光照下的光热减热直线。（c） AP2正在强度为2 W/cm²光映射下的光驱动中形影像回问历程。

图 3.（a） 不开操做后乳腺癌细胞的细胞存活率（空黑、PU、PU+光、AP、AP+光战H2O2）。（b） 不开操做后乳腺癌细胞染色的荧光图像。（c）不开操做后乳腺癌细胞的流式细胞术阐收的面阵图（左下象限对于应于活体，左上象限对于应于早期凋亡，左下象限对于应于早期凋亡）。

图 4.（a） AP熔体正在稳态下的粘度-温度直线战振荡模式下G’战G”随温度修正直线。（b） 140、144战148 °C时G’随振荡应变的修正直线（c）稳态下以对于数坐标绘制的剪切粘度-剪切速含蓄线，战对于数剪切应力-剪切速含蓄线。（d） 下剪切速率战低剪切速率交替下的粘度直线。（e） G’ 战 G” 随频率的修正直线。（f） 以二、六、10战14毫米/秒的挨印速率挤出的挨印线。（h） 具备种种中形的4D挨印挨算。（i）光教隐微镜下的挨印挨算细节。

图5. (a) 4D挨印妄想支架的光驱动中形回问历程及对于应黑中热图像。(b)妄想支架做为反对于妄想的临时治疗挨算的机制示诡计。(c)不开温度下AP试样的应力松张直线。(d)对于数坐标下的应力松张直线战主松张模量直线。(e)妄想支架的模拟中形回问历程。

该项钻研功能患上到了国家做作科教基金战乌龙江省头雁坐异团队名目的小大力反对于。

本文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c13982

【做者介绍】

热劲松教授团队经暂处置于智能挨算力教及其操做钻研。正在去世物规模，基于中形影像散开物等智能质料斥天了多种智能去世物支架战家养假体 (Research, 2022, 9825656; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 12668-12678; Compos. Sci. Technology, 2021, 203, 108563; Compos. Part A-Appl. S., 2019, 125, 105571; Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1906569)。正在航天规模，研制了基于中形影像散开物复开质料的可睁开拆钮、桁架、重力梯度杆、天线、太阳能电池、离轨帆、锁松释放机构等智能挨算 (Sci. China. Technol. Sc., 2020, 63, 1436–1451; Smart Mater. Struct., 2022, 31, 025021;Compos. Struct., 2022, 280, 114918; AIAA J., 2021, 59, 2200-2213; Compos. Struct., 2022, 290, 115513; Compos. Struct., 2020, 232, 111561; Compos. Struct., 2019, 223, 110936.)，可操做于种种卫星仄台、空间站、探月工程、深空探测工程等。设念制备了构型、力教功能可调节、可重构的推胀力教超质料战像素力教超质料 (Adv. Funct. Mater., 2020, 30, 2004226;Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 2107795)。热劲松教授团队自坐设念并研制的基于中形影像散开物的中国国旗锁松睁开机构，于2021年5月正在天问一号上乐成睁开，为中国探测器正在水星上挨下“中国标识”，使我国成为天下上尾个将基于中形影像散开物复开质料的智能挨算操做于深空探测工程的国家 (Smart Mater. Struct., 2022, 31, 115008. https://doi.org/10.1088/1361-665X/ac93d1)。

(责任编辑：重大发现)