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在現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)中，與活體器官、動物試驗(yàn)和人體臨床試驗(yàn)等醫(yī)療輔助測試手段相比，組織器官模型能夠反映生物體的組織器官結(jié)構(gòu)形態(tài)和生理環(huán)境，同時具有成本低、易操作等特點(diǎn)。水凝膠和生物體具有良好的理化性能匹配度、生物相容性。發(fā)展新一代水凝膠基的人體器官模型，模擬組織器官生理環(huán)境和界面物質(zhì)交換，具有多方面優(yōu)勢。

近期，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王曉龍課題組提出3D打印熱可逆水凝膠模板結(jié)合金屬離子誘導(dǎo)超分子組裝策略，實(shí)現(xiàn)具有內(nèi)部通道、合適力學(xué)性能、梯度結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)交換界面的仿真濕滑水凝膠組織器官模型，包括血管網(wǎng)絡(luò)、肺、肝、胃、腸、膀胱、手等生物器官結(jié)構(gòu)。

體外模擬測試表明，與傳統(tǒng)的硅膠基和樹脂基血管模型相比，水凝膠血管模型在用于模擬導(dǎo)絲介入過程中提供了優(yōu)異的水潤滑性能，更加接近真實(shí)的血管生理環(huán)境，具有更低的摩擦系數(shù)和更穩(wěn)定的摩擦行為。此外，水凝膠消化系統(tǒng)模型還可用于模擬體外可控藥物釋放過程。

相關(guān)成果以Growing Hydrogel Organ Mannequins with Interconnected Cavity Structures為題，發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃和甘肅省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持。

仿真濕滑水凝膠組織器官模型的制備過程

仿真濕滑水凝膠組織器官模型

水凝膠血管復(fù)制品用于模擬導(dǎo)絲介入和消化系統(tǒng)模擬藥物釋放