记者30日从昆明理工大学获悉，该校材料科学与工程学院徐旭辉教授团队，近期开发了一种由上转换纳米粒子辅助的3D生物打印方法，无需侵入性手术，即可在体内成型辅助骨折治疗的支架。相关研究以“用于无创体内成型的上转换3D生物打印技术”为题，发表于国际材料期刊《先进材料》上。
上转换材料辅助3D生物打印在体内无创固定骨折示意图。
在医疗领域中，体内植入式生物材料对于骨折的矫正修复、心血管疾病和神经疾病的治疗具有不可或缺的功效。传统的方法是将医疗材料在体外成型，并通过外科手术植入体内，但容易引起手术并发症并导致感染。因此，急需新的方法实现医疗材料在体内的制造，以有效降低与外科手术相关的风险。
上转换纳米粒子，是一种特殊类型的纳米粒子，具有将长波段光转换成短波段光的能力。这种光学性能使其在光学器件、生物医用材料和辅助光化学反应等许多领域展现出良好的应用前景。
日前，徐旭辉团队借鉴微晶玻璃的设计思路，选择稀土掺杂上转换微晶作为水凝胶内嵌的紫外固化光源，开发了一种上转换纳米颗粒辅助的近红外3D生物材料打印方法，以实现无侵入性手术的体内材料成型。首先设计多层核壳结构上转换纳米颗粒，定向增强其在蓝紫光波段的发光性能;随后，这类颗粒将吸收穿透皮肤组织的近红外光，在体内转化为300—500纳米的蓝紫色诱导多种单体聚合固化。此外，研究团队利用三维移动坐标平台，固定并控制近红外激光器，使其按预设路线精准移动实现成型。
在此项研究中，团队成员成功在小鼠体内实现了无创骨折固定支架的3D成型，展示了一种全新生物医学材料的体内成型方式，在植入式医疗领域具有广泛的应用前景。
(昆明理工大学供图)
