日前，昆明理工大學材料科學與工程學院徐旭輝教授團隊在國際材料頂級期刊《advanced materials》雜志在線發表了題為“upconversion3dbioprinting for noninvasive in-vivomoulding”的文章。昆明理工大學為第一作者單位，通訊作者是昆明理工大學徐旭輝教授，文章第一作者是昆明理工大學博士生張鵬。該研究得到國家自然科學基金項目、云南省重大科技專項等項目資金支持。
在醫療領域中，體內植入式生物材料對于骨折的矯正修復、心血管疾病和神經疾病的治療具有不可或缺的功效。傳統的方法是將醫療材料在體外成型，并通過外科手術植入體內，但這種方法容易引起并發癥并導致感染。因此，急需新的方法實現醫療材料在體內的制造，以有效降低與外科手術相關的風險。
該研究借鑒微晶玻璃的思想，選擇微晶作為水凝膠內嵌的紫外固化光源，開發了一種上轉換納米顆粒(ucnps)輔助的近紅外3d生物材料打印方法，以實現無侵入性手術的體內材料成型。首先設計多層核殼結構ucnps定向增強其在藍紫光波段的發光性能；ucnps將穿透皮膚組織的近紅外(nir)光子轉化為藍紫色發射(300-500 nm)，可在體內誘導多種單體聚合固化；利用三維移動坐標平臺固定并控制近紅外激光器，使其按預設路線精準移動實現固化成型，本研究成功在小鼠體內實現了無創骨折固定支架的3d成型，展示了一種全新生物醫學材料的體內成型方式，在植入式醫療領域具有廣泛的應用前景。
圖1上轉換材料輔助3d生物打印在體內無創固定骨折示意圖
圖2氟化物上轉換納米晶微觀形貌結構
圖3 上轉換氟化物納米晶輔助3d生物打印技術用于體內骨折固定
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.。
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