1.媒体来源:
科技新报
2.记者署名:
姚惠茹
3.完整新闻标题:
从蜘蛛吐丝获得启发！阳明交大开发水凝胶打印细胞骨架与外耳
4.完整新闻内文:
作者 姚 惠茹 | 发布日期 2024 年 08 月 21 日 12:35 | 分类 3D打印 , 奈米 , 材料
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受到蜘蛛吐丝的启发，阳明交大生物科技系副教授李明家今日宣布，开发出具有自我修复
能力的奈米复合材料“水凝胶”，并成功透过仿生 3D 打印出螺旋 24 面体（Gyroid）细
胞骨架与人体外耳，更作为创新材料发表到《Biomacromolecules》创刊 25 周年封面故
事。
李明家表示，蜘蛛丝具有高强度和高延展性，结构和功能提供一个理想的仿生范例，而水
凝胶含有大量水分与人体组织相像，能够模仿目标组织的天然细胞外基质等特性，因此团
队研究水凝胶如何能模仿蜘蛛丝特性，最后设计一种奈米复合材料水凝胶，提高材料的可
拉伸性和自我修复能力。
李明家指出，这款奈米复合材料“水凝胶”，突破传统细胞培养的限制，能够透过新的生
医材料与 3D 打印技术，让科学家得以仿制出类似真实世界中的细胞组织与器官的三维结
构与环境，可减少动物实验的需求，进而增进动物的福祉。
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为了开发这个水凝胶，研究团队模仿蜘蛛丝的成分，利用 G-polymer 不易结晶的特性，
让其在水凝胶系统中透过物理性随机缠绕，增强材料的可拉伸性，并研究使用硼酸与
G-polymer 侧链的 -OH 基团所形成硼酸酯键，这种化学性动态共价键能让材料具备自我
修复的特性。
水凝胶中的 Laponite 是一种小小的带电奈米圆盘，由于静电作用力使 Laponite 彼此间
能在水溶液中自主装形成一种卡房（house-of-card）结构，一旦对该水凝胶材料施加一
特定大小的剪切力，该静电作用力会暂时被破坏进而使材料从原本的凝胶状态转变成溶液
状态，称为剪切稀化，为一评估水凝胶材料是否具备良好可打印性的参数之一。
而在模仿蜘蛛吐丝过程中的盐析现象，水凝胶成分中的蛋白质分子在高浓度的无机盐离子
溶液会螺旋交缠，进一步强化材料机械性质，并在无支撑材料的情况，成功打印出螺旋
24 面体细胞骨架与人体外耳，更可应用到数位孪生生物 3D 打印，建构仿体把模拟带回
真实的世界，并有良好的生物相容性，可投入临床治疗和相关应用研究。
（首图来源：阳明交大）
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