近日，大连理工大学生物工程学院王华楠教授团队在工程技术与材料领域Top期刊《先进功能材料》（AdvancedFunctionalMaterials）上发表了题为《仿生设计的4D打印可变形支架用于血管组织工程构建》（Bio-inspiredDesignof4D-printedScaffoldsCapableofProgrammableMulti-stepTransformationstowardVascularReconstruction）的研究论文。论文第一单位为大工生物工程学院，王华楠教授为论文通讯作者，第一作者为博士生王启帆。
传统的通过双层结构设计可响应变形支架通常只能引起各向同性的形状偏移，并且由于缺乏对层间界面收缩失配的微调调节，无法精确控制形状。在生物医学领域，如何利用4D打印技术实现微创输送，以克服手术空间限制，并在生理条件下触发二次功能性形状变形，一直是一项极具挑战性但意义重大的任务。
为了解决这一问题，王华楠团队根据自然界中许多枯萎的叶子或花朵在脱水后自发卷曲，从扁平结构转变为管状结构的现象中获得启发，开发了一种创新策略来设计刺激响应支架。该支架能够从扁平的2D结构可编程地转换为各种卷曲的3D组织模拟结构，并能够在体内进行二次转化以适应局部管状组织内的几何形状。
基于对叶片转化机制的深入研究以及仿生4D打印制造策略，结合“叶肉”层和“叶脉”层的仿生设计策略等，可以精确控制支架的卷曲方向和曲率，从而制造出具有各种卷曲方向和弯曲的3D结构化组织模拟结构。这种通过卷曲曲率和卷曲方向的协同调节策略为可变形水凝胶设计更复杂的结构提供了新的思路。
此外，通过设计主动层双网络水凝胶的时空交联策略，实现了生理环境下初级转化结构的二次响应，提供了更好的适应性能来递送并适应局部组织形状以应用于血管重建。
此次王华楠教授团队的科研成果无疑是医工交叉领域的又一重量级突破，也进一步凸显了团队卓越的科研实力。
近年来，王华楠教授团队深入贯彻落实“四个面向”要求，聚焦生命健康医疗领域，致力于解决临床需求和医疗器械产业的“卡脖子”问题，积极推动大工与临床研究机构的医工交叉合作，为医学领域的临床难题提供创新、有效、安全的解决方案。
团队已在相关领域发表高水平科研论文70余篇，授权和申请专利20余项，参与开发了3款III类医疗器械耗材医用产品。同时团队已与包括上海瑞金医院、北京301医院、成都华西医院在内的30多个国内顶级临床机构开展深度合作，努力推动科研成果转化。（数据截至2022年1月）2022年，团队研发“自愈合”凝胶医用材料推动大连理工大学-大连市中心医院首次医疗器械临床项目合作。
目前团队主要的研究关切之一是利用生物3D打印技术实现组织重建，以实现精准的组织修复和再生医学应用。此外，团队还积极探索了生物3D打印支架在不同疾病模型中的应用，为血管病变、肺纤维化和骨损伤等疾病的治疗提供了新的思路和方法。通过这些研究，团队不仅推动了3D打印技术的发展，也为未来临床治疗提供了潜在的解决方案。
未来，王华楠教授团队也将继续深耕生物医用材料、干细胞技术、组织修复及人工器官等前沿领域，深化基础研究和临床转化，力求在医工交叉领域取得更多实质性突破，为提高人民生活质量和健康中国建设贡献力量。
