大阪大學工學部研究生（研究當時）神谷優樹、研究生院工學研究科的王穎哲特任助教、森島圭祐教授的研究團隊，通過在微流道內利用彎月面現象（液面因表面張力發生彎曲的現象），開發出了一種可靈活適配複雜形狀與多材料結構製備、用於光固化成形細動脈尺度管狀水凝膠的新方法。相關研究成果已發表在期刊《Advanced Materials》上。
圖1 (a)微流體器件UV照射示意圖；(b)(i)流道內彎月面形成(ii)彎月面界面UV照射(iii)水凝膠環形成(iv)水凝膠管形成 比例尺：500µm（圖片提供：大阪大學）
此前，有研究已開發出在微流道內成形微尺度水凝膠結構體，並以該結構體為支架構建生物組織的方法。然而，製備血管這類帶有彎曲、分支的管狀結構，或是由多種材料構成的結構始終存在難度。
研究團隊通過在微流道內形成的彎月面界面上連續形成水凝膠環，開發出了構建管狀結構的新方法。
圖2 (a)帶彎曲段的管；(b)帶分支段的管；(c)製備的管的正面，徑向材料分佈；(d)製備的管的側面，軸向材料分佈 比例尺：(a)(b)(d)1mm，(c)500µm（圖片提供：大阪大學）
向親水性流道中引入光固化水凝膠與礦物油後，會形成水凝膠側為凹面、油側為凸面的彎月面界面。通過對該界面照射紫外線（UV），可選擇性地將流道內壁附近的水凝膠固化為環狀。進而，通過沿流道軸向連續加工成形這種水凝膠環，成功製備出管狀水凝膠。
此外，研究團隊還將相同方法應用於帶有彎曲段、分支段的流道，成功製備出具備彎曲結構與分支結構的水凝膠管。團隊還進一步通過在藍色水凝膠管內部以及相鄰區域製備紅色水凝膠管，實現了徑向與軸向材料分佈存在差異的管結構製備。
由此，利用水凝膠製備兼顧結構穩定性與複雜形狀、由多種材料構成的中空水凝膠管已成為可能。未來，以這種水凝膠管為支架接種培養構成血管的細胞，有望再現更接近活體的血管組織。
森島教授表示：「這項研究始於當時還是本科四年級學生的神谷同學的宏大夢想——希望運用生物材料，在體外構建出可供血液流通的柔軟纖細血管。神谷同學沒有忽略彎月面這種十分常見的現象，並由此衍生出具有革新性與獨創性的構想。這份成果是他的不拘泥於常識的挑戰精神、好奇心與前沿研究碰撞出的極具趣味的研究成果。他目前正在美國卡內基梅隆大學攻讀博士學位，繼續朝研究者方向努力。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Advanced Materials
論文：Meniscus-Guided Interfacial Ring-by-Ring Assembly for In Situ Fabrication of Tubular Hydrogel Structures
DOI：doi.org/10.1002/adma.74064
