该团队利用多巴胺原位聚合与 3D 打印生物支架表面矿化的特点，在 3D 打印的 Ca-P-Si 生物陶瓷支架表面上诱导出一层自均匀组装的聚多巴胺 / Ca-P 纳米层（图 3），使其兼具光热抗肿瘤的疗效及修复大块骨缺损的能力。诱导后的支架表面粗糙度及亲水性的提高，以及纳米层中含有的 OH、NH2 – 生物活性基团能够促进骨间充质干细胞粘附和增殖。其次，诱导出的纳米层能够促进 Ca-P 矿化，有利于营养物质的吸附，进而促进骨间充质干细胞的分化及体内成骨。同时，诱导后的支架在 808nm 近红外光照射下，能实现快速升温，进而利用其良好的光热效果，能有效杀死肿瘤细胞，抑制裸鼠体内肿瘤生长。该成果已经申请专利一项，相关研究成果发表在《生物材料》（Biomaterials. 2016; 111: 138-148），第一作者为在读生马红石。该工作被 Materials Today 以新闻亮点形式报道（图 4）。最近，该团队利用活性营养元素制备了超小尺度 CuCoS2 纳米晶 (~10 nm)，其光热转换效率能达到 73%，具有非常优良的光热效应，能有效杀死肿瘤，同时因为Cu 等活性元素可以促进血管化，可能是一类新型的兼具“骨修复” 与“肿瘤治疗”的双功能生物活性纳米材料（Adv Funct Mater 2017 DOI: 10.1002/adfm.201606218）。

此外，该团队还与同济大学合作，探索了细胞生物打印。该团队采用酶引发聚合温和的高强度超分子 – 高分子复合水凝胶与干细胞进行结合，通过原位 3D 打印，成功实现了干细胞在酶铰链的高强度水凝胶支架中的高效存活，为干细胞原位 3D 打印开辟了新方法（Chem Sci 2016;7:2748-2752)。

目前相关研究已经实现了部分技术转移转化，获得企业横向支持 300 余万元。相关研究工作得到了中组部青年千人计划、科技部重点研发计划、中科院青年拔尖人才以及国家自然基金支持。

图 1. 3D 打印制备的具有二硫化钼纳米片层的生物陶瓷多孔支架，支架具有优良的光热特性与成骨活性。纯陶瓷支架 AKT(a) 及不同二硫化钼含量的复合支架 0.05MS-AKT(b)、0.1MS-AKT(c) 及 0.2MS-AKT(d) 的形貌。

图 2. 兔子股骨缺损部位植入 3D 打印的二硫化钼修饰的生物陶瓷支架 (a，b) 和纯陶瓷支架 (c，d) 八周后，在支架内部和周围形成大量新生骨组织 (e，f)。

图 3. (a) 依次为纯生物陶瓷支架，2mg/mL, 4mg/mL, 6mg/mL 多巴胺诱导的生物陶瓷支架照片；纯生物陶瓷 (b) 和 4mg/mL 多巴胺诱导的生物陶瓷支架 (c) 的显微照片；纯生物陶瓷支架 (d), 4mg/mL 多巴胺诱导的生物陶瓷支架 (e) 的 SEM 结果；4mg/mL 多巴胺诱导的生物陶瓷支架断面 SEM(h) 以及断面能谱 (i)。

来源：上海硅酸盐所