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2023-03-06 22:52 |
中科院理化所在水溶性雙光子引發(fā)劑研究方面取得進(jìn)展
3D水凝膠微納結(jié)構(gòu)能很好地模擬自然組織的多層次結(jié)構(gòu)，可用于調(diào)控細(xì)胞行為、定向運(yùn)輸癌癥治療中的干細(xì)胞、促進(jìn)類器官形態(tài)發(fā)生等，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。在眾多3D水凝膠打印技術(shù)中，雙光子聚合因?yàn)橥黄屏斯鈱W(xué)衍射極限而被廣泛應(yīng)用。利用雙光子加工技術(shù)，能制備任意形貌的、高精度的3D微納結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的雙光子聚合利用有機(jī)物作為溶劑，殘留物會(huì)帶來(lái)細(xì)胞毒性，不利于在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，且細(xì)胞、組織等處于水相環(huán)境，因此，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)水相中的雙光子聚合十分關(guān)鍵。高效的水溶性雙光子引發(fā)劑是實(shí)現(xiàn)水相雙光子聚合的重要影響因素。 ipQLK{]t
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中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員鄭美玲團(tuán)隊(duì)近期在水溶性雙光子引發(fā)劑設(shè)計(jì)及應(yīng)用方面取得進(jìn)展。在前期工作基礎(chǔ)上，利用簡(jiǎn)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(yīng)用于3D水凝膠結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，深入探究了陰離子對(duì)水相雙光子引發(fā)劑的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials上。 Z&0' a
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研究人員采用離子型咔唑類對(duì)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(xué)模擬結(jié)果顯示主客體結(jié)合比為1:1，通過(guò)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(xì)胞支架、梅花、小烏龜?shù)纫幌盗兴z微結(jié)構(gòu)，說(shuō)明CB7/BT具有良好的3D加工能力。將3D結(jié)構(gòu)與L929細(xì)胞共培養(yǎng)，細(xì)胞存活率均在95%以上。研究結(jié)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。 Dpvk \ t
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通過(guò)將實(shí)驗(yàn)分析和量子化學(xué)模擬相結(jié)合，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)比了陰離子，即對(duì)甲苯磺酸根和碘離子對(duì)水溶性雙光子引發(fā)劑的影響，發(fā)現(xiàn)對(duì)甲苯磺酸根作為陰離子時(shí)引發(fā)劑具有更大的結(jié)合能、雙光子吸收截面和加工分辨率，說(shuō)明改變陰離子是調(diào)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(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，所提出的方案將為3D水凝膠在組織工程和再生醫(yī)學(xué)等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟新的途徑。 xm%Um\Pb7
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