上海交大张文明教授团队提出构建细胞图案化排布的声流体生物制造系统

　　

近日，上海交通大学机械与动力工程学院教授张文明团队、生物医学工程学院副教授马智超团队合作研究，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，通讯作者是张文明和马智超。

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，吉林大学教授黄虎、长春工业大学教授张霖、澳门大学助理教授周胤宁、华中科技大学教授朱本鹏。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202308396

作者：

振动、冲击、噪声研究所

供稿单位：

机械与动力工程学院