日前，昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院徐旭輝教授團(tuán)隊在國際材料頂級期刊《advanced materials》雜志在線發(fā)表了題為“upconversion3dbioprinting for noninvasive in-vivomoulding”的文章。昆明理工大學(xué)為第一作者單位，通訊作者是昆明理工大學(xué)徐旭輝教授，文章第一作者是昆明理工大學(xué)博士生張鵬。該研究得到國家自然科學(xué)基金項目、云南省重大科技專項等項目資金支持。

在醫(yī)療領(lǐng)域中，體內(nèi)植入式生物材料對于骨折的矯正修復(fù)、心血管疾病和神經(jīng)疾病的治療具有不可或缺的功效。傳統(tǒng)的方法是將醫(yī)療材料在體外成型，并通過外科手術(shù)植入體內(nèi)，但這種方法容易引起并發(fā)癥并導(dǎo)致感染。因此，急需新的方法實現(xiàn)醫(yī)療材料在體內(nèi)的制造，以有效降低與外科手術(shù)相關(guān)的風(fēng)險。

該研究借鑒微晶玻璃的思想，選擇微晶作為水凝膠內(nèi)嵌的紫外固化光源，開發(fā)了一種上轉(zhuǎn)換納米顆粒(ucnps)輔助的近紅外3d生物材料打印方法，以實現(xiàn)無侵入性手術(shù)的體內(nèi)材料成型。首先設(shè)計多層核殼結(jié)構(gòu)ucnps定向增強(qiáng)其在藍(lán)紫光波段的發(fā)光性能；ucnps將穿透皮膚組織的近紅外(nir)光子轉(zhuǎn)化為藍(lán)紫色發(fā)射(300-500 nm)，可在體內(nèi)誘導(dǎo)多種單體聚合固化；利用三維移動坐標(biāo)平臺固定并控制近紅外激光器，使其按預(yù)設(shè)路線精準(zhǔn)移動實現(xiàn)固化成型，本研究成功在小鼠體內(nèi)實現(xiàn)了無創(chuàng)骨折固定支架的3d成型，展示了一種全新生物醫(yī)學(xué)材料的體內(nèi)成型方式，在植入式醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖1上轉(zhuǎn)換材料輔助3d生物打印在體內(nèi)無創(chuàng)固定骨折示意圖

圖2氟化物上轉(zhuǎn)換納米晶微觀形貌結(jié)構(gòu)

圖3 上轉(zhuǎn)換氟化物納米晶輔助3d生物打印技術(shù)用于體內(nèi)骨折固定

論文信息：zhang p, teng z, zhou m, yu x, wen h, niu j, liu z, zhang z, liu y, qiu j, xu x.upconversion3d bioprinting for noninvasive in‐vivomoulding[j]. advanced materials, 2024.。