雙光子光降解水凝膠允許研究者在時(shí)間和空間尺度上精確控制細(xì)胞行為，在組織工程、類器官培養(yǎng)等領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。目前製備光降解水凝膠的方法主要是將光裂解發(fā)色團(tuán)嵌入到水凝膠網(wǎng)路中，即在光裂解發(fā)色團(tuán)上修飾兩個(gè)反應(yīng)性基團(tuán) ——一個(gè)用於連接到聚合物鏈端（如：PEG），另一個(gè)為可聚合基團(tuán) （如：丙烯酸酯或疊氮）用於後續(xù)的交聯(lián)反應(yīng)。目前已報(bào)導(dǎo)的光降解發(fā)色團(tuán)主要局限於鄰硝基苯醚和香豆素，但由於其雙光子吸收截面小，雙光子光降解水凝膠仍局限在低速圖案化。迄今為止，用於快速雙光子減法生物製造的水凝膠生物材料鮮有報(bào)導(dǎo)。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）秦曉華研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廣東工業(yè)大學(xué)李治全教授等合作者，利用Passerini 多組分反應(yīng)成功地將具有較大雙光子吸收截面的長共軛香豆素髮色團(tuán)成功引入到水凝膠網(wǎng)路中，其在780 nm 雙光子鐳射下的降解效率遠(yuǎn)高於鄰硝基苯醚對照組，最高列印速度達(dá)到300 毫米每秒，最低鐳射功率降至10毫瓦，從而大幅提高了納米尺度加工效率及細(xì)胞相容性。

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圖1：利用多組分反應(yīng)合成高效光降解水凝膠體系。

該研究中，作者使用商用雙光子納米光刻機(jī)探究了不同實(shí)驗(yàn)組的列印性能，結(jié)果表明，長共軛香豆素基水凝膠表現(xiàn)出最優(yōu)異的性能，其在300 mm/s的列印速度和10 mW的鐳射強(qiáng)度下可以發(fā)生裂解，形成既定的複雜圖案。此外，作者成功驗(yàn)證了該香豆素基水凝膠支援複雜仿生微流控網(wǎng)路結(jié)構(gòu)的列印。

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圖2：不同水凝膠體系的雙光子光降解性能比較：鄰硝基苯（PEG-NB-A），香豆素（PEG-C-A）及長共軛香豆素 （PEG-LC-A）。

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倍速

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圖3：快速雙光子水凝膠用於高精度減法生物製造過程 （定向細(xì)胞遷移）。

最後，作者通過在細(xì)胞簇周圍列印微通道驗(yàn)證了報(bào)導(dǎo)的香豆素基水凝膠可以定向誘導(dǎo)細(xì)胞的快速遷移。該新型光降解水凝膠材料有望在雙光子高精度減法生物製造及複雜組織工程等領(lǐng)域找到新的應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)前沿再生醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

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來源：高分子科學(xué)前沿

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