Yn ddiweddar, mae grŵp yr Athro Cyswllt Li Jiawen yn y Labordy Peirianneg Micro a Nano, Ysgol Gwyddor Peirianneg, Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC) wedi cynnig dull prosesu holograffig deinamig laser femtosecond ar gyfer adeiladu sgaffaldiau capilari 3D yn effeithlon, y gellir ei a ddefnyddir i gynhyrchu rhwydweithiau capilari 3D. Cyhoeddwyd y gwaith fel "Adeiladu Cyflym Rhwydweithiau Capilari Biomimetig 3D gyda Morffoleg Cymhleth gan Ddefnyddio Prosesu Holograffeg Deinamig Cyhoeddwyd y gwaith mewn Deunyddiau Swyddogaethol Uwch o dan y teitl "Adeiladu Cyflym Rhwydweithiau Capilari Biomimetig 3D gyda Morffoleg Cymhleth gan Ddefnyddio Prosesu Holograffeg Dynamig" ac roedd dewiswyd fel papur clawr y cyfnodolyn, ac awdurdodwyd y dechnoleg gysylltiedig gan batent.
Mae gan polymerization dau-ffoton laser Femtosecond allu datrys prosesu nanoscale a gwneuthuriad tri dimensiwn, ond mae'r strategaeth brosesu draddodiadol i argraffu rhwydweithiau microfasgwlaidd yn aneffeithlon. Yn seiliedig ar y gwaith blaenorol, mae'r grŵp yn cynnig dull modiwleiddio cyfnod lleol yn seiliedig ar y trawst Bessel siâp cylch i gynhyrchu maes golau rhicyn siâp cylch, ac yn defnyddio'r golau rhicyn siâp cylch sy'n newid yn gyflym i ddatgelu y tu mewn i'r ffotoresist, gan sylweddoli. peiriannu effeithlonrwydd uchel y rhwydwaith microtiwbwl bifurcated siâp cymhleth a microtiwbwlau mandyllog bionig, ac mae'r cyflymder peiriannu dros 30 gwaith yn uwch na chyflymder y dull peiriannu pwynt-wrth-bwynt traddodiadol. Defnyddiodd y grŵp y rhwydwaith microtiwbwl mandyllog fel sgaffald i arwain celloedd endothelaidd i dyfu yn erbyn y wal, gan sylweddoli adeiladu rhwydweithiau micro-fasgwlaidd cymhleth gyda morffoleg diffiniadwy, a bydd y gwaith hwn yn darparu llwyfan ar gyfer gwaith ymchwil ym meysydd peirianneg meinwe, sgrinio cyffuriau. a ffisioleg fasgwlaidd. Bowen Song, myfyriwr meistr, Shengying Fan, myfyriwr doethuriaeth, a Chaowei Wang, cymrawd ôl-ddoethurol, yw cyd-awduron cyntaf y papur, a Jiawen Li yw'r awdur cyfatebol.
Ffigur Dull adeiladu effeithlon o rwydwaith microfasgwlaidd: (a) Sgematig o brosesu effeithlon holograffig deinamig; (b) Microtiwbiau dwyfurcated; (c) Celloedd endothelaidd ar wyneb microtiwbiau
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae grŵp Jiawen Li wedi ymchwilio'n weithredol i gymhwyso technoleg prosesu laser femtosecond yn y maes biofeddygol, ac wedi gwneud cynnydd yn y dull paratoi o robotiaid micro-nano. Mae robotiaid micro-nano yn dangos rhagolygon cymhwyso gwych ym maes biofeddygaeth. Er mwyn gwireddu paratoi cyfaint mawr a chludo micro-robotiaid y gellir ei reoli mewn amgylcheddau cymhleth, mae'r grŵp yn cynnig dull paratoi effeithlon o robotiaid micro-helical sy'n ymateb i'r amgylchedd yn seiliedig ar faes golau holograffig deinamig sy'n cylchdroi, a all brosesu miloedd o ficro-hydrogel. -robotiaid helical o fewn 0.5h. Mae'r robot yn sylweddoli anffurfiad addasol deallus o'i morffoleg ei hun o dan reoliad pH, sydd yn ei dro yn cynhyrchu dulliau mudiant lluosog a yrrir gan faes magnetig, ac yn cyflawni cludiant cyffuriau wedi'i dargedu (ACS Nano 2021, 15, 18048; Ysgafn: Adv. Manufacturing 2023, 4: 29). Er mwyn datrys y broblem o gynnwys magnetig isel a grym gyrru bach o robotiaid micro-helical, sy'n anodd goresgyn effaith cyflymder llif amgylcheddol, cynigiodd y grŵp broses yn seiliedig ar ffurfio polymerization dau-ffoton a dull sintering i baratoi pur micro-robotiaid helical nicel, sydd â chynnwys magnetig o tua 90 wt%, trorym magnetig gwell o dan faes magnetig cylchdroi cryfder isel, gyda chyflymder uchaf o 12.5 hyd corff yr eiliad a'r gallu i yrru gwrthrych 200 gwaith yn drymach na ei hun, ac i fudiant rheoledig mewn hylif (Lab Chip, 2024, DOI: 10.1039/d3lc01084h).
Ffig. Robotiaid troellog micro-nano: (a) priodweddau paratoi effeithlon ac ymateb amgylcheddol robotiaid micro-nano hydrogel; (b) gall robotiaid metel micro-nano oresgyn effaith cyflymder llif.
Yn ogystal, archwiliodd grŵp Jiawen Li effaith micro-nanostructures ar ymddygiad twf niwronaidd yn seiliedig ar dechnoleg prosesu dau ffoton laser femtosecond. Mewn cydweithrediad â'r Athro Guo-Qiang Bi o'r Adran Gwyddorau Bywyd a Meddygaeth a'r Athro Cyswllt Weiping Ding o'r Ysgol Gwyddor Gwybodaeth a Thechnoleg, defnyddiwyd technoleg dau ffoton femtosecond i baratoi araeau o ficrobileri patrymog gyda bylchau ac uchderau gwahanol. , a chanfuwyd bod acsonau niwronaidd yn tueddu i dyfu ar ficro-bileri isometrig, ac y gellid arwain niwronau i dwf cyfeiriadol a chylchedau niwral trwy adeiladu'r rhesi micropillar (Adv. Healthcare Mater. 2021, 10, 2100094). Wedi'i ysbrydoli gan myelination echelinol, dyluniodd a pharatowyd strwythurau microtiwbyn gyda diamedrau gwahanol, trwch wal a hydoedd i ddynwared myelination echelinol, a chanfuwyd bod y strwythurau microtiwbyn yn gallu cyflymu cyfradd twf acsonau niwronaidd (mwy na 10 gwaith). Yn ogystal, mae'r cyd-grŵp yn magnetig sputtered ffilm denau magnetig o nicel a ffilm tenau biocompatible o ditaniwm ar wyneb y microtubules, y gellir eu defnyddio ar gyfer union gysylltiad niwronau o dan y driniaeth o faes magnetig allanol i ffurfio biolegol penodol. cylchedau niwral (Nano Lett., 2022, 22: 8991). Mae'r micro-nanostructures yn gallu gwireddu twf cyfeiriadol a thwf cyflymach niwronau, a fydd yn darparu dulliau a syniadau ar gyfer cysylltiad cyfeiriadol clystyrau nerfau ynysig, adeiladu rhwydweithiau niwral, ac atgyweirio difrod nerfau yn gyflym.
Ffig. Effaith adeiledd micro-nano ar dwf acsonau niwronaidd: (a) mae acsonau niwronaidd yn tyfu ar hyd micro-bileri o'r un uchder mewn modd cyfeiriadol; (b) mae microdiwbylau mandyllog yn cyflymu twf acsonau niwronaidd ac yn gallu gwireddu cysylltiad cyfeiriadol niwronau.
Cefnogwyd y gwaith ymchwil uchod gan Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina, Rhaglen Ymchwil a Datblygu Allweddol y Weinyddiaeth Gwyddoniaeth a Thechnoleg, a Phrosiect Ymchwil Mawr Gwyddoniaeth a Thechnoleg Taleithiol Anhui.
