光聚合物树脂的化学功能化以实现3D打印微流控器件中的蛋白质固定化

《Bioprinting》:Chemical functionalization of a photopolymer resin to enable protein immobilization in 3D-printed microfluidic devices

【字体: 时间:2026年09月08日 来源:Bioprinting CS12.9

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  • 丙烯酰胺的掺入可制备出一种活化就绪的商品光聚合物树脂(photopolymer resin)。 • 改性树脂保持了微尺度打印保真度和低自发荧光。 • 戊二醛处理能够实现牛血红蛋白(BHb)和牛血清白蛋白(BSA)的稳定固定化。 • 蛋白质特异性纳米分子印迹

  
• 丙烯酰胺的掺入可制备出一种活化就绪的商品光聚合物树脂(photopolymer resin)。
• 改性树脂保持了微尺度打印保真度和低自发荧光。
• 戊二醛处理能够实现牛血红蛋白(BHb)和牛血清白蛋白(BSA)的稳定固定化。
• 蛋白质特异性纳米分子印迹聚合物(nanoMIPs)能够选择性地识别固定的靶蛋白。
• 选择性纳米MIP结合在静态和微流体流动条件下均得以保留。
在药物发现、疾病建模和诊断中,仿生器官芯片(LoC)等平台需要在微流控结构内精确可控地固定生物分子。3D打印技术,特别是立体光刻(stereolithography, SLA)和数字光处理(digital light processing, DLP),极大扩展了微流控器件的设计空间,能够快速制造具有集成混合器、阀门和传感元件的复杂三维结构。然而,商业光聚合物树脂通常设计为化学惰性,以保障储存稳定和可靠光聚合,这导致打印表面缺乏可用于共价连接生物分子的反应性基团。现有的后处理活化方法如等离子体处理、硅烷化和接枝聚合,不仅步骤繁多、可重复性差,而且表面化学受器件几何形状限制,难以扩展到封闭微通道和复杂三维结构。因此,需要一种能在树脂配方中直接引入化学功能性的材料策略,以实现打印后的直接生物功能化。

研究人员将共聚单体丙烯酰胺(acrylamide, AAm)直接掺入商业Elegoo Translucent标准树脂中,开发出一种“活化就绪”的光聚合物树脂。打印后的表面无需传统后处理,即可通过戊二醛(glutaraldehyde, GA)介导稳定固定蛋白质。该策略将表面化学与器件几何形状解耦,保持了高打印保真度、光学透明性和低自发荧光,为3D打印生物分析器件提供了可扩展的制造路线。论文发表在《Bioprinting》。

**主要关键技术方法**

研究人员将AAm晶体直接溶解于商业标准树脂中(0.6 mol/L),制备改性树脂。使用立体光刻3D打印制造带有垂直或水平微柱阵列的微流控器件。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)验证AAm化学掺入;激光显微镜评价打印保真度;荧光显微镜评估自发荧光。通过GA活化AAm树脂表面,将牛血红蛋白(BHb)和牛血清白蛋白(BSA)固定于表面,并用
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