Riċentement, il-grupp tal-Professur Assoċjat Li Jiawen fil-Laboratorju tal-Inġinerija Mikro u Nano, Skola tax-Xjenza tal-Inġinerija, Università tax-Xjenza u Teknoloġija taċ-Ċina (USTC) ippropona metodu ta 'proċessar olografiku dinamiku tal-laser femtosecond għal kostruzzjoni effiċjenti ta' scaffolds kapillari 3D, li jista 'jkun użati biex jiġġeneraw netwerks kapillari 3D. Ix-xogħol ġie ppubblikat bħala "Kostruzzjoni rapida ta 'Netwerks Kapillari Bijomimetiċi 3D b'morfoloġija kumplessa li tuża proċessar olografiku dinamiku Ix-xogħol ġie ppubblikat f'Materjali Funzjonali Avvanzati taħt it-titlu ta' "Kostruzzjoni rapida ta 'Netwerks kapillari bijomimetiċi 3D b'morfoloġija kumplessa bl-użu ta' proċessar olografiku dinamiku" u kien magħżula bħala l-karta tal-qoxra tal-ġurnal, u t-teknoloġija relatata kienet awtorizzata minn privattiva.
Il-polimerizzazzjoni b'żewġ fotoni bil-lejżer Femtosecond għandha riżoluzzjoni ta 'proċessar nanoskala u kapaċità ta' fabbrikazzjoni tridimensjonali, iżda l-istrateġija ta 'proċessar tradizzjonali biex tipprintja netwerks mikrovaskulari hija ineffiċjenti. Ibbażat fuq ix-xogħol ta 'qabel, il-grupp jipproponi metodu ta' modulazzjoni tal-fażi lokali bbażat fuq ir-raġġ Bessel f'forma ta 'ċirku biex jiġġenera kamp tad-dawl b'forma ta' ċirku notched, u juża d-dawl b'forma ta 'ċirku notched li jinbidel malajr biex jesponi ġewwa l-photoresist, jirrealizza il-magni b'effiċjenza għolja tan-netwerk tal-mikrotubuli bifurcated tal-forma kumplessa u l-mikrotubuli porużi bioniċi, u l-veloċità tal-magni hija aktar minn 30 darba ogħla minn dik tal-metodu tradizzjonali tal-magni punt b'punt. Il-grupp uża n-netwerk tal-mikrotubuli poruż bħala scaffold biex jiggwida ċ-ċelloli endoteljali biex jikbru mal-ħajt, u rrealizza l-kostruzzjoni ta 'netwerks mikrovaskulari kumplessi b'morfoloġija definita, u dan ix-xogħol se jipprovdi pjattaforma għal xogħol ta' riċerka fl-oqsma tal-inġinerija tat-tessuti, screening tad-droga u l-fiżjoloġija vaskulari. Bowen Song, student tal-kaptan, Shengying Fan, student tad-dottorat, u Chaowei Wang, sħabi postdottorat, huma l-ko-ewwel awturi tal-karta, u Jiawen Li huwa l-awtur korrispondenti.
Figura Metodu ta 'kostruzzjoni effiċjenti ta' netwerk mikrovaskulari: (a) Skematiku ta 'proċessar effiċjenti olografiku dinamiku; (b) Mikrotubuli bifurkati; (c) Ċelloli endoteljali fuq il-wiċċ tal-mikrotubuli
F'dawn l-aħħar snin, il-grupp ta 'Jiawen Li esplora b'mod attiv l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-ipproċessar tal-laser femtosecond fil-qasam bijomediku, u għamel progress fil-metodu ta' preparazzjoni ta 'robots mikro-nano. Mikro-nano robots juru prospetti kbar ta 'applikazzjoni fil-qasam tal-bijomediċina. Sabiex tirrealizza l-preparazzjoni ta 'volum kbir u t-trasport kontrollabbli ta' mikro-robots f'ambjenti kumplessi, il-grupp jipproponi metodu ta 'preparazzjoni effiċjenti ta' robots mikro-helical li jirrispondu għall-ambjent ibbażat fuq kamp ħafif olografiku b'rotazzjoni dinamiku, li jista 'jipproċessa eluf ta' mikro idroġel -robots helical fi żmien 0.5h. Ir-robot jirrealizza deformazzjoni adattiva intelliġenti tal-morfoloġija tiegħu stess taħt ir-regolamentazzjoni tal-pH, li min-naħa tagħha tiġġenera modi ta 'moviment multipli mmexxija minn kamp manjetiku, u jikseb trasport immirat tad-droga (ACS Nano 2021, 15, 18048; Light: Adv. Manufacturing 2023, 4: 29). Sabiex issolvi l-problema ta 'kontenut manjetiku baxx u forza ta' sewqan żgħira ta 'robots mikro-helikali, li huma diffiċli biex jingħelbu l-effett tal-veloċità tal-fluss ambjentali, il-grupp ippropona proċess ibbażat fuq metodu ta' formazzjoni u sinterizzazzjoni ta 'polimerizzazzjoni b'żewġ fotoni biex jipprepara pur. mikro-robots helical tan-nikil, li għandhom kontenut manjetiku ta 'madwar 90% wt, torque manjetiku mtejjeb taħt kamp manjetiku li jdur b'saħħa baxxa, b'veloċità massima ta' 12.5 tul tal-ġisem kull sekonda u l-abbiltà li jimbotta oġġett 200 darba itqal minn innifsu, u għal moviment ikkontrollat fi fluwidu (Lab Chip, 2024, DOI: 10.1039/d3lc01084h).
Fig. Robots spirali mikro-nano: (a) preparazzjoni effiċjenti u proprjetajiet ta 'rispons ambjentali ta' robots mikro-nano idroġel; (b) robots tal-metall mikro-nano jistgħu jegħlbu l-effett tal-veloċità tal-fluss.
Barra minn hekk, il-grupp ta 'Jiawen Li esplora l-effett tal-mikro-nanostrutturi fuq l-imġiba tat-tkabbir newronali bbażata fuq it-teknoloġija tal-ipproċessar ta' żewġ fotoni tal-laser femtosecond. B'kollaborazzjoni mal-Prof Guo-Qiang Bi tad-Dipartiment tax-Xjenzi tal-Ħajja u l-Mediċina u l-Prof. Assoċjat Weiping Ding tal-Iskola tax-Xjenza u t-Teknoloġija tal-Informazzjoni, huma użaw teknoloġija b'żewġ fotoni femtosecond biex jippreparaw firxa ta' mikropilastri b'disinji bi spazji u għoli differenti. , u sabet li l-axons newronali kellhom it-tendenza li jikbru fuq mikropilastri isometriċi, u li n-newroni setgħu jiġu ggwidati għal tkabbir direzzjonali u ċirkwiti newrali billi jinbnew ir-ringieli tal-mikropillari (Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2100094). Ispirat minn axonal myelination, il-grupp konġunt iddisinja u pprepara strutturi tal-mikrotubuli b'dijametri, ħxuna tal-ħajt u tulijiet differenti biex jimitaw il-myelination axonal, u sab li l-istrutturi tal-mikrotubuli kienu kapaċi jaċċelleraw ir-rata tat-tkabbir tal-axons newronali (aktar minn 10 darbiet). Barra minn hekk, il-grupp konġunt sputtered b'mod manjetiku film irqiq manjetiku ta 'nikil u film irqiq bijokompatibbli ta' titanju fuq il-wiċċ tal-mikrotubuli, li jista 'jintuża għall-konnessjoni preċiża ta' newroni taħt il-manipulazzjoni ta 'kamp manjetiku estern biex jiffurmaw bijoloġiku speċifiku. ċirkwiti newrali (Nano Lett., 2022, 22: 8991). Il-mikro-nanostrutturi huma kapaċi jirrealizzaw it-tkabbir direzzjonali u t-tkabbir aċċellerat tan-newroni, li se jipprovdu metodi u ideat għall-konnessjoni direzzjonali ta 'clusters tan-nervituri iżolati, il-kostruzzjoni ta' netwerks newrali, u t-tiswija rapida ta 'ħsara fin-nervituri.
Fig. Effett tal-istruttura mikro-nano fuq it-tkabbir tal-assoni newronali: (a) l-assoni newronali jikbru tul il-mikro-pilastri tal-istess għoli b'mod direzzjonali; (b) mikrotubuli porużi jaċċelleraw it-tkabbir tal-axon newronali u jistgħu jirrealizzaw konnessjoni direzzjonali tan-newroni.
Ix-xogħol ta 'riċerka ta' hawn fuq kien appoġġjat mill-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza Naturali taċ-Ċina, il-Programm Ewlenin ta 'Riċerka u Żvilupp tal-Ministeru tax-Xjenza u Teknoloġija, u l-Proġett ta' Riċerka Maġġuri tax-Xjenza u t-Teknoloġija Provinċjali ta 'Anhui.
