3D水凝膠微納結構能很好地模擬自然組織的多層次結構，可用于調控細胞行為、定向運輸癌癥治療中的干細胞、促進類器官形態(tài)發(fā)生等，在生物醫(yī)學領域中發(fā)揮著重要作用。在眾多3D水凝膠打印技術中，雙光子聚合因為突破了光學衍射極限而被廣泛應用。利用雙光子加工技術，能制備任意形貌的、高精度的3D微納結構。傳統(tǒng)的雙光子聚合利用有機物作為溶劑，殘留物會帶來細胞毒性，不利于在生物醫(yī)學領域的應用，且細胞、組織等處于水相環(huán)境，因此，在生物醫(yī)學領域實現(xiàn)水相中的雙光子聚合十分關鍵。高效的水溶性雙光子引發(fā)劑是實現(xiàn)水相雙光子聚合的重要影響因素。   ,[j'OyR  
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中國科學院理化技術研究所研究員鄭美玲團隊近期在水溶性雙光子引發(fā)劑設計及應用方面取得進展。在前期工作基礎上，利用簡單、高效的主客體相互作用制備了生物相容的水相雙光子引發(fā)劑，并應用于3D水凝膠結構的構筑，深入探究了陰離子對水相雙光子引發(fā)劑的影響。相關研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials上。 %^){)#
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研究人員采用離子型咔唑類對甲苯磺酸鹽作為客體，葫蘆脲[7]作為主體，借助離子-偶極相互作用和親水-疏水相互作用獲得了高效的、生物相容的水溶性雙光子引發(fā)劑（CB7/BT）。等溫量熱滴定和量子化學模擬結果顯示主客體結合比為1:1，通過電子順磁共振波譜分析，研究發(fā)現(xiàn)CB7/BT生成烷基自由基引發(fā)聚合。為探究CB7/BT的雙光子加工能力，研究人員以水為溶劑、PEGDA為單體制備了光刻膠，該體系最大加工分辨率是127 nm。此外，他們成功制備了3D細胞支架、梅花、小烏龜?shù)纫幌盗兴�凝膠微結構，說明CB7/BT具有良好的3D加工能力。將3D結構與L929細胞共培養(yǎng)，細胞存活率均在95%以上。研究結果表明，CB7/BT雙光子吸收特性高，雙光子加工能力好，生物相容性好。   <q dM  
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通過將實驗分析和量子化學模擬相結合，研究團隊對比了陰離子，即對甲苯磺酸根和碘離子對水溶性雙光子引發(fā)劑的影響，發(fā)現(xiàn)對甲苯磺酸根作為陰離子時引發(fā)劑具有更大的結合能、雙光子吸收截面和加工分辨率，說明改變陰離子是調控水溶性雙光子引發(fā)劑加工性能的一種有效途徑。該研究為高效水溶性雙光子引發(fā)劑的設計提供了指導，所提出的方案將為3D水凝膠在組織工程和再生醫(yī)學等生物醫(yī)學領域的應用開辟新的途徑。 BPH-g\q  
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論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202300293