圖說：陽明交大李明家副教授開發的「奈米複合材料水凝膠」，被全球權威期刊《Biomacromolecules》選為封面故事。
外觀看似透明膠水，國立陽明交通大學生物科技系李明家副教授開發的「奈米複合材料水凝膠」，透過仿生3D列印出螺旋24面體（Gyroid）細胞骨架與人體外耳，受到全球矚目，被全球權威期刊《Biomacromolecules》選為封面故事，獲全球矚目。
李明家表示，這項奈米複合材料水凝膠的研究，是受到蜘蛛吐絲的啟發。他指出，蜘蛛絲具有高強度和高延展性，結構和功能提供了一個理想的仿生範例。而水凝膠含有大量水分與人體組織相像、並且能夠模仿目標組織的天然細胞外基質等特性。
圖：陽明交大仿生3D列印出螺旋24面體（Gyroid）細胞骨架與人體外耳。
如何模仿蜘蛛絲的特性，成了研究團隊的研究重點。李明家說，研究團隊模仿蜘蛛絲的成分，利用G-polymer不易結晶的特性，讓其在水凝膠系統中透過物理性隨機纏繞，增強材料的可拉伸性。最後設計完成的奈米複合材料水凝膠，同時可以提高材料的可拉伸性和自我修復能力。
這項研究最大的創新在於，突破傳統細胞培養的限制，透過新的生醫材料與3D列印技術，讓科學家得以仿製出類似真實世界中的細胞組織與器官的立體結構，並可大大降低動物實驗的需求。
圖說：李明家教授實驗室團隊合影（陽明交大提供）
在模仿蜘蛛吐絲過程中的鹽析現象，水凝膠成分中的蛋白質分子在高濃度之無機鹽離子溶液會螺旋交纏進一步強化材料機械性質，在無支撐材料的情況下成功列印出螺旋24面體細胞骨架與人體外耳，此技術可應用於數位孿生的生物3D列印，透過生醫影像掃描把真實世界帶入電腦平台建構數位仿體，透過流體力學模擬進行生物力學研究。
據了解，由於這項創新的奈米複合材料水凝膠具有良好的生物相容性，目前已和醫院合作，積極投入人工血管等應用的研究。
圖說：操作仿生3D列印（陽明交大提供）
