4D生物打印技術(shù)的研究進(jìn)展

白凱淞，陳光華，由長城，閆景龍

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科，哈爾濱 150001)

再生醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)的一個分支，包括組織工程、治療性干細(xì)胞及人造器官的運(yùn)用[1]。其中，組織工程可制造用于修復(fù)受損或病變組織的人造組織[2]。3D打印技術(shù)于1986年由赫爾公司獲得專利，此后研究者們開發(fā)了大量的3D打印技術(shù)[3]。在構(gòu)建非生物支架和細(xì)胞的復(fù)雜聚合結(jié)構(gòu)時，最有效的方法為3D打印和3D生物打印，前者是在非生命物質(zhì)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助構(gòu)建，后者即3D打印生命體[4]。然而，目前3D打印/生物打印技術(shù)具有很多局限性，如在打印體分辨率、生物兼容性、細(xì)胞活性及機(jī)械性能等方面無法兼顧[5-6]。4D生物打印技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種技術(shù)，可以使人造組織具有環(huán)境響應(yīng)性[7]。4D生物打印技術(shù)包含了利用形態(tài)轉(zhuǎn)化的各種生物制造方法，如溶劑澆鑄、旋涂/浸涂、光刻等。該技術(shù)的根本思路是先制作一個3D結(jié)構(gòu)，然后改變它的形態(tài)。這種形態(tài)轉(zhuǎn)化與物體的三維空間維度(x,y,z)的額外維度(時間)有關(guān)[8]。此技術(shù)可以彌補(bǔ)3D生物打印的不足，從而更準(zhǔn)確地模擬原生組織的動態(tài)變化?，F(xiàn)就4D生物打印技術(shù)的研究進(jìn)展予以綜述。

1 形態(tài)轉(zhuǎn)化方法

改變制造體形態(tài)的方法有很多，可以人工完成，也可使用具有變形特性的材料，現(xiàn)分別介紹如下。

1.1自發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化 利用材料內(nèi)應(yīng)力引起自發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化是4D生物打印技術(shù)的一種主要方法。如由不同性質(zhì)的金屬及其氧化物構(gòu)成的無機(jī)雙層晶體，通常具有因晶格失配而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，從而引起形態(tài)轉(zhuǎn)化[9-10]。利用材料內(nèi)應(yīng)力引起自發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)為可通過折疊由光刻法制備的零件來制造微小三維結(jié)構(gòu)，而缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)在制造后會直接發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，即須將細(xì)胞填充于已發(fā)生完全形變的結(jié)構(gòu)中，無法利用形態(tài)轉(zhuǎn)化來制造三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)，且金屬及其氧化物通常無法生物降解，故限制了其應(yīng)用。而使用水凝膠可解決金屬及其氧化物無法生物降解的問題[11]。如Jamal等[12]研究發(fā)現(xiàn)，聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)雙分子層可發(fā)生自發(fā)形變，因其兩層具有不同的溶脹系數(shù)。利用PEG雙分子層自發(fā)形變可將細(xì)胞封裝于水凝膠內(nèi)，但難以通過外界信號引發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化。由于PEG鏈可將生物降解的酯基連接到主聚合物鏈上，故認(rèn)為這種聚合物也是可生物降解的，但不會降解為單體，而是降解為單獨(dú)的水溶性聚合物鏈。

通常，所有基于自發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化方法的缺點(diǎn)為難以控制打印體折疊。

1.2使用環(huán)境響應(yīng)性材料控制形態(tài)轉(zhuǎn)化 控制物體形態(tài)轉(zhuǎn)化最復(fù)雜但最有前景的方法為使用環(huán)境響應(yīng)性材料[13]。其優(yōu)點(diǎn)包括：①可以更好地控制形態(tài)轉(zhuǎn)化；②可以同時折疊多個物體；③可以折疊更微小的結(jié)構(gòu)。在4D生物打印中，使用環(huán)境響應(yīng)性材料與自發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化法中使用內(nèi)應(yīng)力材料的概念非常相似，但不同的是，使用環(huán)境響應(yīng)性材料可以通過控制環(huán)境刺激精確控制產(chǎn)生或釋放內(nèi)應(yīng)力及形態(tài)轉(zhuǎn)化的時間，而材料內(nèi)應(yīng)力無法被精確控制。這些優(yōu)點(diǎn)為環(huán)境響應(yīng)性材料在4D生物打印中的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。

雖然環(huán)境響應(yīng)性材料有很多，但刺激條件卻有很大限制[14]。如pH改變或紫外線會對細(xì)胞活性造成影響，這種刺激不可取[15]。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，可調(diào)節(jié)而又不影響細(xì)胞活性的條件為溫度(4～40 ℃)[16]、Ca2+水平[17]、磁場[18]及聲波[19]等。

1.2.1溫度敏感型水凝膠 具有可變?nèi)苊浶再|(zhì)的溫敏聚合物可用于制作水凝膠。在最早關(guān)于生物制造中應(yīng)用環(huán)境響應(yīng)性聚合物的報道中，聚N-異丙基丙烯酰胺[20]就已經(jīng)被使用?；诖司酆衔镏谱鞯乃z表現(xiàn)出低臨界相轉(zhuǎn)變溫度的特性，即在低溫下，聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠在水中溶脹，并隨溫度升高而收縮。這種特性已被用于制造雙層結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可分別在低溫和高溫下進(jìn)行可逆折疊或展開，并被用于細(xì)胞封裝[21]。雖然基于聚N-異丙基丙烯酰胺的溫敏水凝膠為4D生物打印提供了廣泛的可能性，但它卻有致命的缺點(diǎn)——聚合物疏水，無法生物降解，且在溫度升高時生物相容性變差。

近年來，美國食品藥品管理局批準(zhǔn)可以將聚乳酸-羥基乙酸[poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA]用于臨床試驗(yàn)。因此，PLGA/PEG/PLGA三嵌段共聚物(PLGAm-PEGn-PLGAm，其中m與n值分別代表PLGA與PEG的分子量)溫敏水凝膠受到研究者們的重視，其降解產(chǎn)物PLGA與PEG可完全生物降解[22-23]。這種聚合物具有反向溶膠-凝膠的特性，即在低溫時溶膠，在體溫時凝膠，已應(yīng)用于遞送藥物[23]。它可以在低溫時被注射入體內(nèi)某處，在體溫下便可發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，且凝膠后可形成多孔型結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞代謝[24]。

1.2.2Ca2+敏感型水凝膠 Kirillova等[17]制作出一種藻酸鹽/透明質(zhì)酸凝膠，該凝膠具有環(huán)境響應(yīng)性，且可封裝細(xì)胞。這種凝膠是具有羧基的多糖，且它的溶脹性質(zhì)取決于溶液中多價離子(Ca2+)的水平。同時該研究表明，細(xì)胞可以耐受細(xì)胞外環(huán)境中Ca2+水平的變化，Ca2+可作為一種具有“生物相容性”的刺激條件來誘導(dǎo)形態(tài)轉(zhuǎn)化。基于以上研究結(jié)果，他們將甲基丙烯酸酯化聚合物及光引發(fā)劑與細(xì)胞一同打印出來，并用可見光照射它們以形成水凝膠。這種甲基丙烯酸酯化聚合物頂層在交聯(lián)過程中開始干燥，導(dǎo)致頂層和底層的交聯(lián)密度不同，從而引起水凝膠與無Ca2+細(xì)胞培養(yǎng)基中的細(xì)胞折疊，而改變Ca2+水平會使其展開。通過控制Ca2+水平來控制形態(tài)轉(zhuǎn)化是4D生物打印最有前景的方法之一，因?yàn)镃a2+敏感型水凝膠可以與生物打印結(jié)合使用，可生物降解及生物相容，且可以將細(xì)胞附著于聚合物表面或封裝于內(nèi)部。

1.2.3磁響應(yīng)材料 磁響應(yīng)材料由磁性微粒子或納米粒子組成，包括能響應(yīng)于磁場的鐵磁性粒子及順磁性粒子。Zhang等[18]將介孔Fe3O4納米顆粒與PEG組合形成磁響應(yīng)材料，可用于控制多柔比星的釋放。其中，一些磁響應(yīng)材料已用于3D打印的墨水中。Tasoglu等[25]研究表明，PEG水凝膠是在磁場作用下通過自由基順磁性在凝膠中組裝而成。同時，他們將明膠甲基丙烯?；蜉d有細(xì)胞的明膠甲基丙烯酰浸沒在穩(wěn)定的自由基溶液中，使水凝膠順磁化，從而可以在磁場的影響下進(jìn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化。此外，維生素E可作為自由基清除劑，降低凝膠的磁性[26]。這種磁場響應(yīng)行為模式可用于4D生物打印中，并可以安全和快速的方式操縱載有細(xì)胞的打印體。

1.2.4聲響應(yīng)材料 聲波可能會引起材料進(jìn)行物理或化學(xué)變化，特別是在高能量下[19]。Naseer等[19]研究表明，可利用聲波以準(zhǔn)確、快速和非接觸的方式對細(xì)胞進(jìn)行圖案化來進(jìn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化。且聲波也已用于在時間與空間上控制水凝膠藥物釋放。如Huebsch等[27]開發(fā)了一種基于藻酸鹽的聲敏水凝膠。這種聲敏水凝膠有作為4D生物打印生物墨水的潛力，因?yàn)樵逅猁}已被廣泛用作3D生物打印墨水材料[28]?？梢?，由聲敏生物墨水制成的4D生物打印結(jié)構(gòu)能以安全無創(chuàng)的方式進(jìn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化。

1.2.5形狀記憶聚合物 形狀記憶聚合物是一種通過化學(xué)或物理方法交聯(lián)，并在變形狀態(tài)下被冷卻到熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，且可以生物降解的新型材料[29]。當(dāng)溫度升高到熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時，形狀記憶聚合物就會變形，且可以進(jìn)行非常復(fù)雜的折疊[30]。固體形狀記憶聚合物的缺點(diǎn)是細(xì)胞只能附著于表面而無法封裝于內(nèi)部。這個問題或許可以通過使用形狀記憶水凝膠來解決，但目前仍無使用形狀記憶水凝膠來進(jìn)行生物制造的實(shí)例。在使用形狀記憶聚合物進(jìn)行4D生物打印時，主要的缺點(diǎn)為需要進(jìn)行人工形態(tài)轉(zhuǎn)化，如果樣品體積很小，將會非常困難[29]。

1.2.6具有溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變特性的材料 使用凝膠的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變特性來控制形態(tài)轉(zhuǎn)化是4D生物打印極具前景的方法之一[16]。明膠是通過膠原水解獲得的天然聚合物。交聯(lián)明膠的溶脹性質(zhì)與溫度無關(guān)，但其水溶液具有在30～37 ℃發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變的特性。即明膠在冷水中溶脹但在溫水中溶解，這種特性可用于觸發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)化。Stroganov等[16]在明膠-聚己內(nèi)酯雙層的實(shí)例中證實(shí)了這種效果。先將明膠-聚己內(nèi)酯雙層結(jié)構(gòu)于冷水中進(jìn)行不可逆折疊，再用紫外線光通過光掩模照射，使明膠-聚己內(nèi)酯雙層聚合物在某些位置發(fā)生交聯(lián)。通過有機(jī)溶劑漂洗除去非交聯(lián)聚己內(nèi)酯，而未交聯(lián)明膠被保留。將這種雙層結(jié)構(gòu)浸入冷水，交聯(lián)和非交聯(lián)明膠會發(fā)生溶脹。此時，非交聯(lián)明膠會維系雙層結(jié)構(gòu)并防止其折疊，由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，細(xì)胞可被附著于雙層結(jié)構(gòu)上。當(dāng)溫度升高至33 ℃時，非交聯(lián)明膠會發(fā)生溶解，從而導(dǎo)致雙層結(jié)構(gòu)發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以使用任何具有溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變特性的聚合物代替明膠，用任何疏水聚合物和水凝膠代替聚己內(nèi)酯。

1.3細(xì)胞收縮介導(dǎo)的形態(tài)轉(zhuǎn)化 附著在基質(zhì)上的細(xì)胞能夠產(chǎn)生牽引力。Kuribayashi-Shigetomi等[31]通過控制細(xì)胞牽引力來制造自折疊細(xì)胞結(jié)構(gòu)。首先制作由柔性接頭相互連接的微型板，再將細(xì)胞種植在微型板上。細(xì)胞通過其牽引力使柔性接頭發(fā)生形變，從而使微型板折疊?？刂普郫B不依賴于微型板上的細(xì)胞數(shù)量，而是通過控制柔性接頭的寬度與厚度精確地控制折疊。增加寬度可增大折疊角度，增加厚度可提高接頭的強(qiáng)度，當(dāng)接頭厚度超過一定程度時，細(xì)胞牽引力不足以折疊此接頭，所以可通過調(diào)節(jié)接頭厚度來控制折疊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用細(xì)胞來控制材料折疊，更符合細(xì)胞生物學(xué)行為，且材料選擇廣泛度高。但缺點(diǎn)為折疊必須依賴于細(xì)胞生物學(xué)行為，須兼顧形態(tài)轉(zhuǎn)化和細(xì)胞行為，限制了其應(yīng)用自由度。

1.4人工形態(tài)轉(zhuǎn)化 改變物體形態(tài)最簡單的方法是人工形態(tài)轉(zhuǎn)化，但此方法是否可以被歸類于 4D生物打印技術(shù)，目前尚存在爭議。有研究表明，可以手動將細(xì)胞膜片[32]或有細(xì)胞吸附的聚合物薄膜[33]纏繞在一種棒狀結(jié)構(gòu)周圍來制造管狀結(jié)構(gòu)，棒狀結(jié)構(gòu)可以由玻璃、聚苯乙烯或瓊脂糖制成，移除棒狀結(jié)構(gòu)后即可形成管狀結(jié)構(gòu)。將拉伸橡皮筋作為細(xì)胞附著的基質(zhì)，釋放橡皮筋時它會折疊并形成管狀結(jié)構(gòu)，這是一種更先進(jìn)的形態(tài)轉(zhuǎn)化方法[34]。而將拉伸橡皮筋應(yīng)用于含細(xì)胞的靜電紡絲膜，是該方法的一種改良。釋放橡皮筋會使靜電紡絲膜發(fā)生旋轉(zhuǎn)形變[35]。人工形態(tài)轉(zhuǎn)化方法的一大優(yōu)點(diǎn)為它幾乎可以應(yīng)用于任何類型的材料，缺點(diǎn)為僅可以制造結(jié)構(gòu)簡單且體積較大的物體。

2 4D生物打印形態(tài)轉(zhuǎn)化方式

將形態(tài)轉(zhuǎn)化用于4D生物打印主要有3種方式[36]：①首先制造非生物構(gòu)建體，再轉(zhuǎn)化其形態(tài)，最后填充細(xì)胞于物體表面，類似于傳統(tǒng)支架的制作方法；②首先制造非生物構(gòu)建，再填充細(xì)胞于物體表面，最后轉(zhuǎn)化形態(tài)；③同時構(gòu)建非生物材料與細(xì)胞復(fù)合體，即細(xì)胞封裝于物體內(nèi)部，再轉(zhuǎn)化形態(tài)。

其中，活細(xì)胞對材料選擇、制造方式，以及形態(tài)轉(zhuǎn)化條件的限制最為苛刻，且非生物材料必須具有良好的生物相容性和細(xì)胞黏附性并無毒害。由于第一種方式是在三維物體發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化后，再將細(xì)胞植入其內(nèi)，所以可用各種加工條件(溫度、極端pH、激光、金屬離子、有機(jī)溶劑等)的材料。然而這種方式因?yàn)闆]有利用形態(tài)轉(zhuǎn)化來制造三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)，即物體發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化后，很難實(shí)現(xiàn)在物體表面填充以及精確附著不同種類細(xì)胞，前景欠佳。在第二種方式中，細(xì)胞已附著于形態(tài)轉(zhuǎn)化的材料表面，材料形態(tài)轉(zhuǎn)化可形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)。在此方法中，材料必須具有良好的生物相容性，且形態(tài)轉(zhuǎn)化所需條件必須適合細(xì)胞生存。而在填充細(xì)胞前，均可以在任何條件下加工和處理變形材料。第三種方式最具挑戰(zhàn)性，是用已封裝細(xì)胞的物體進(jìn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化，對材料的制造及形態(tài)轉(zhuǎn)化條件均嚴(yán)格限制。且后兩種方式均為使含有活細(xì)胞的物體形態(tài)轉(zhuǎn)化，是最有前景的4D生物打印形態(tài)轉(zhuǎn)化方式。而后兩種方式的區(qū)別在于，前者細(xì)胞附著在物體表面，而后者細(xì)胞封裝于物體內(nèi)部。

3 材料加工方法

與其他制造技術(shù)一樣，4D生物打印技術(shù)的材料加工方法也可基于減材、增材和等材制造原理。最早的變形材料是用切削加工而成，可以歸于減材制造[37]。隨后出現(xiàn)的光刻技術(shù)更加先進(jìn)，采取多層材料堆積交聯(lián)，再去除非交聯(lián)材料，即光刻法也可以歸類為減材制造，優(yōu)點(diǎn)為分辨率高[38]。另一方面，光刻法需要使用特殊的光掩模，制造復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)需要材料多次循環(huán)堆積，再經(jīng)光掩模照射，最后去除多余材料，這導(dǎo)致在復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部封裝活細(xì)胞極其困難，所以光刻法通常應(yīng)用于形態(tài)轉(zhuǎn)化的第二種方式。等材制造也稱成形制造，如將聚合物溶液在具有特定形狀的孔中干燥以形成特定形狀結(jié)構(gòu)[39]。然而，成形制造對細(xì)胞活力影響較大，無法應(yīng)用于4D生物打印。3D打印具有組合不同材料的優(yōu)點(diǎn)，并可使用上述3種形態(tài)轉(zhuǎn)化方式，其基于擠出法的打印技術(shù)通常用于制造形態(tài)轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)，而立體光刻法的缺點(diǎn)在于難于組合不同種類的材料[17]。在各種制造方法中，增材制造即3D打印技術(shù)的制造靈活性最高。

4 應(yīng) 用

4D生物打印為生物材料的發(fā)展開辟了新道路，目前已用于模擬管狀結(jié)構(gòu)和各種微組織中。

4.1模擬管狀結(jié)構(gòu) 管狀結(jié)構(gòu)是形變物體最重要的結(jié)構(gòu)。管狀結(jié)構(gòu)雖然簡單，但在人體中起著非常重要的作用。人體許多組織器官均有管狀結(jié)構(gòu)，如血管、腺體和皮質(zhì)骨等。因此，開發(fā)制造血管為應(yīng)用4D生物打印最重要的方向之一[34-35]。多層管狀結(jié)構(gòu)仿制的血管結(jié)構(gòu)可通過手動纏繞或釋放拉伸橡皮筋等方法實(shí)現(xiàn)，但目前用此方法制造的結(jié)構(gòu)緊致度不足，無法承受血液壓力。另一個難題為制造血管網(wǎng)，目前只制造了單一直管結(jié)構(gòu)。Kutikov等[33]開發(fā)出一種由含細(xì)胞電紡膜經(jīng)人工纏繞設(shè)計(jì)形成的結(jié)構(gòu)，并描述了它在修復(fù)骨缺損中的應(yīng)用。皮質(zhì)骨具有同心圓式結(jié)構(gòu)和內(nèi)部血管，運(yùn)用人工纏繞法則是模仿皮質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)。而使用常規(guī)3D生物打印需要高分辨率，且會降低細(xì)胞活性，制造這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)困難[40]。

4.2模擬其他組織 Park等[41]提出了一種利用4D生物打印技術(shù)設(shè)計(jì)人工胰腺的方法。該研究使用形態(tài)轉(zhuǎn)化的方法將胰腺β細(xì)胞封裝于一種多孔鎳鉻金屬容器內(nèi)，方孔大小為8 μm×8 μm，細(xì)胞無法通過小孔逃逸，且小孔為細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸提供了自由通道。容器被固定在海藻酸鹽薄片上，然后通過人工滾動形成卷軸式結(jié)構(gòu)。此完整結(jié)構(gòu)能夠釋放胰島素，釋放量由葡萄糖水平控制。同時，4D生物打印還可用于制造各種細(xì)胞支架，這種細(xì)胞支架可以在適當(dāng)條件下發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化。Montgomery等[42]描述了一種形狀記憶支架在功能性組織微創(chuàng)傳輸中的應(yīng)用，通過1 mm的微孔遞送支架和心臟補(bǔ)片(1 cm×1 cm)，支架與補(bǔ)片可在遞送后恢復(fù)其初始形狀，顯著改善心肌功能。

4D生物打印技術(shù)雖然剛剛起步，但在組織工程及其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。且這種先進(jìn)制造理念與智能可變結(jié)構(gòu)可以利用自然力或人為刺激來制造理想結(jié)構(gòu)并達(dá)成預(yù)期目的。

5 小 結(jié)

自1986年起，3D打印技術(shù)及3D生物打印技術(shù)的發(fā)展取得了顯著進(jìn)步。4D生物打印技術(shù)是一種新興且極具前途的組織工程方法。與傳統(tǒng)3D生物打印相比，4D生物打印的主要優(yōu)點(diǎn)為形成了二維結(jié)構(gòu)(平面層)，并通過形態(tài)轉(zhuǎn)化成為三維結(jié)構(gòu)。制造單層結(jié)構(gòu)無需高分辨率，而直接打印三維管狀結(jié)構(gòu)需高分辨率，且會對細(xì)胞活性產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，將高密度的細(xì)胞附著在平面結(jié)構(gòu)的表面很容易，而直接打印含有高密度的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)非常困難。因此，4D生物打印技術(shù)具有許多優(yōu)勢，它通過使用各種手段，以一種可控的方式，對打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而制造理想結(jié)構(gòu)。雖然目前全世界已在 4D生物打印技術(shù)方面取得了很大進(jìn)步，但仍然存在許多難題亟需解決。①在用于4D生物打印的各種材料中，環(huán)境響應(yīng)性水凝膠是最有前景的，但環(huán)境響應(yīng)條件溫和、具有良好的生物相容性及生物降解性的卻非常少。PLGA-PEG-PLGA溫敏水凝膠符合上述條件，已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究及臨床，具有廣闊的應(yīng)用前景[22-24]。②是形態(tài)轉(zhuǎn)化后的形狀。4D生物打印技術(shù)的潛在應(yīng)用之一是制造血管，但目前僅報道制造出單一直管，尚無制造分支血管網(wǎng)的案例[34-35]，有待于進(jìn)一步研究。③是打印結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。因?yàn)榇蛴〗Y(jié)構(gòu)通常不是緊密封閉的，所以不能承受血壓?；蛟S能夠通過改良材料或技術(shù)，或者通過細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)來改善機(jī)械性能。未來隨著研究的進(jìn)展和技術(shù)的進(jìn)步，相信4D生物打印技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣泛。