近日， 张文明教授团队、生物医学工程学院马智超副教授团队合作研究，在Advanced Science上发表了题为“Acoustic cell patterning for structured cell-laden hydrogel fibers/tubules”的研究论文，提出了一种用于制备具有辐射状细胞图案水凝胶纤维/管的声流体生物制造系统，为仿生组织的可控制备提供新的解决方案。论文被选为该期刊2024年第14期封底文章。论文第一作者是机械与动力工程学院博士生尹球，通讯作者是张文明教授和马智超副教授。
具有图案化细胞的水凝胶纤维制备系统
超声细胞图案技术作为一种具有良好生物相容性、灵活可调性和非接触性的细胞操纵方法被广泛应用。然而，辐射状细胞图案作为组织中细胞排布的一种常见方式，如何实现高效定制设计和便捷制造一直都充满挑战。针对上述问题，研究团队设计了一套声流体生物制造系统，可用于生产具有可调谐细胞图案的水凝胶纤维/管。
超声驱动微粒图案化的原理
具有图案化细胞的水凝胶纤维和微管
团队利用超声波技术控制细胞-水凝胶悬浮液中的细胞排列，采用毛细管作为超声细胞图案化和水凝胶成形的容器，并在毛细管外部附着压电换能器，换能器产生的超声波引起毛细管共振，同时通过调节超声波的频率和强度，控制毛细管内部的声压分布。细胞-水凝胶悬浮液中的细胞受到声波的作用被驱动到压力节点处，形成相对应的图案。在对细胞辐射状图案的可行性进行分析和验证的基础上，团队将超声驱动细胞图案化技术与微流控生物打印技术相结合，制备了具有图案化细胞结构的微纤维或微管。
本工作得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目、上海市教育委员会科研创新计划重大项目、上海市基础研究特区计划、吉林大学数控设备可靠性教育部重点实验室开放项目、澳门大学澳门先进材料研究与发展中心开放研究项目等资助。论文合作者还包括上海交通大学罗煜成、虞翔麟、陈柯坷、李婉露助理教授，吉林大学黄虎教授、长春工业大学张霖教授、澳门大学周胤宁助理教授、华中科技大学朱本鹏教授。
