光响应智能材料在4D打印骨组织工程中的应用研究2025-07-30 08:39:34
此外，为了使水凝胶材料更能符合天然骨组织梯度化结构特性，学者们将不同性质的水凝胶组合在一起，精准调控材料密度与组分比例，实现了时序性骨再生调控：在早期发挥促进BMSCs的黏附及增殖作用；在中期通过水凝胶材料孔隙变化，释放促成骨生物小分子并促进血管长入，为新生骨组织提供优良的生长环境；在后期通过降解较慢的水凝胶形貌发生变化，使得新生骨的形貌更接近于人体正常骨组织结构，从而通过多重作用促进骨组织的恢复。光响应材料通过捕捉外界光刺激实现光信号－机械响应转换，其作用机制包括通过紫外光照射产生光化学驱动及近红外光照射产生光热驱动后介导的形态重构或内部结构变化，在4D打印及药物递送系统研究中有广泛的应用。通过UV照射，材料内部的光化学活性基团或分子，通过加成、异构及塑化作用，驱动材料产生宏观变化。根据这种特性，Zhang等在材料中引入光交联剂，在打印过程中进行UV照射，赋予SMPs形变记忆能力及自修复特性。
NIR响应体系则通过在热响应SMPs中添加光热纳米颗粒，通过NIR照射将光能转变为热能，使局部温度超过Tg，缓慢驱动植入物的形态变化。NIR驱动的新型复合支架能通过4D打印技术智能调控支架的多孔结构，具有深部组织穿透性与时空精准操控性，并能够发挥局部的抗菌作用。此外，某些光响应水凝胶在接收光信号后发生分解，实现对材料降解速率及降解位置的精准调控，控释水凝胶内所含成骨相关活性分子，调控骨髓间充质干细胞的成骨分化，促进新骨生成。
出自《4D打印技术在骨组织工程中的研究进展》 作者:王培煜，石雅茹，孙一帆。
