水凝胶在3D打印过程中的“颗粒变纤维”技术

本文报道了一种名为‘剪切-拉伸原位颗粒转纤维’（SHIFT）的新技术，用于制造具有高度方向性（各向异性）的水凝胶微纤维。水凝胶是含水量极高的软性材料，广泛应用于生物医学领域，但人工模拟天然组织的方向性结构一直是个难题。SHIFT技术的核心在于：将含有微小颗粒的水凝胶前体液通过特制喷嘴挤出，在流动过程中，颗粒与周围基质同步发生相反的相变——颗粒被拉伸、定向并转化为直径5–30微米的整齐微纤维，而基质则固化成型。这一过程由拉伸流主导，并不依赖复杂设备，可直接集成到现有3D打印或微纤维纺丝系统中，操作门槛低、适应性强。得益于这种精细可控的方向性结构，研究团队成功实现了体外培养出超长肌管（肌肉细胞融合形成的多核纤维），并在大块肌肉缺损（VML）动物模型中显著加快了肌肉再生速度。简言之，SHIFT是一种在流动中‘边走边造’的亚体素尺度制造新范式，突破了传统软材料加工的局限，让方向性结构的构建变得像‘挤牙膏’一样直观可靠。