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近日，北京理工大學(xué)綠色生物制造團(tuán)隊(duì)與航天中心醫(yī)院楊靜教授合作在金屬配位調(diào)控的3D打印軟物質(zhì)設(shè)計(jì)、功能與應(yīng)用方面發(fā)表綜述文章，相關(guān)研究成果以“Dynamic structural regulation and multifunctional integration of 3D printed soft matter via metal coordination strategies”為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《Coordination Chemistry Reviews》（IF=23.5），文章第一作者為北京理工大學(xué)生命學(xué)院2024級(jí)博士生羅欣，論文通訊作者為孫劍教授和楊靜教授。

團(tuán)隊(duì)成員前期圍繞生物基凝膠構(gòu)建、離子液體調(diào)控離子凝膠結(jié)構(gòu)、3D打印自愈合可降解離子彈性體等方面取得一系列成果（Carbohyd. Polym., 2021, 256, 117580, ESI高被引文章；Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 202203988, ESI高被引文章；Chem. Eng. J., 2024, 483, 149330；SusMat, 2025, 5, e70026），同時(shí)提出“動(dòng)態(tài)兩親離子域”、“水介導(dǎo)聚合物網(wǎng)絡(luò)重組”等策略構(gòu)建高性能離子凝膠軟物質(zhì)材料（Chem. Eng. J., 2024, 494, 153136；Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2508300）?；诖?，本工作圍繞軟物質(zhì)材料在3D打印過(guò)程中的“材料設(shè)計(jì)—工藝適配—功能集成—應(yīng)用探索”這一核心問(wèn)題（圖1），梳理了近年來(lái)金屬配位網(wǎng)絡(luò)在不同3D打印體系中的設(shè)計(jì)思路與研究進(jìn)展，為相關(guān)材料體系的理性構(gòu)建與性能優(yōu)化提供了參考。首先，聚焦于面向軟物質(zhì)3D打印的金屬配位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控原則，文章從3D打印技術(shù)本身對(duì)前驅(qū)體材料性能的基本要求出發(fā)，系統(tǒng)區(qū)分并討論了擠出式3D打印（Material Extrusion）與光固化3D打?。╒at Photopolymerization）兩類(lèi)代表性成型方式。針對(duì)擠出式打印，重點(diǎn)分析了前驅(qū)體在流變行為、剪切響應(yīng)及成型后結(jié)構(gòu)保持方面的要求；而對(duì)于光固化打印，則進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了材料體系在光響應(yīng)行為、聚合動(dòng)力學(xué)以及打印分辨率等方面的匹配關(guān)系。通過(guò)明確不同打印技術(shù)的性能邊界，文章為金屬配位網(wǎng)絡(luò)在各類(lèi)打印體系中的引入奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

圖1 本綜述所聚焦主題的框架示意圖

隨后，本工作進(jìn)一步總結(jié)了金屬配位網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控思路（圖2）。文章從中心金屬離子、配體種類(lèi)、配位構(gòu)型與聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)四個(gè)方面展開(kāi)，探討構(gòu)建可打印前驅(qū)體網(wǎng)絡(luò)的策略。在對(duì)金屬配位網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理選擇與設(shè)計(jì)的同時(shí)，結(jié)合其穩(wěn)定性與可加工性問(wèn)題，討論了如何在保證打印適配性的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能的精細(xì)調(diào)控，從而避免打印過(guò)程中常見(jiàn)的流動(dòng)失穩(wěn)或成型缺陷。

圖2 金屬配位網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建策略示意圖

在此基礎(chǔ)上，文章系統(tǒng)歸納了3D打印體系中的多功能集成與實(shí)現(xiàn)路徑。通過(guò)典型實(shí)例，分別總結(jié)了金屬配位網(wǎng)絡(luò)在擠出式與光固化3D打印中對(duì)打印成型性能的調(diào)控作用，并進(jìn)一步概括了其在自修復(fù)、刺激響應(yīng)、導(dǎo)電及智能形變等多功能性能構(gòu)建中的具體表現(xiàn)。這一部分重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如何在打印過(guò)程中被實(shí)際實(shí)現(xiàn)”，從而揭示了金屬配位策略在軟物質(zhì)3D打印中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

最后，本工作從應(yīng)用角度對(duì)相關(guān)研究進(jìn)行了展望，涵蓋生物醫(yī)用、軟體機(jī)器人及環(huán)境治理等方向。文章指出，金屬配位網(wǎng)絡(luò)為軟物質(zhì)材料在復(fù)雜環(huán)境中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與功能集成提供了新的設(shè)計(jì)空間，但其在規(guī)?；圃臁㈤L(zhǎng)期穩(wěn)定性及應(yīng)用規(guī)范化等方面仍有待進(jìn)一步研究。本工作通過(guò)系統(tǒng)梳理金屬配位策略與3D打印軟物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為后續(xù)材料設(shè)計(jì)與應(yīng)用探索提供了清晰的研究框架和思路參考。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217490

附團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：

綠色生物制造團(tuán)隊(duì)圍繞國(guó)家“雙碳”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，注重化學(xué)、生物、化工、材料等多學(xué)科交叉融合，開(kāi)展功能化離子液體基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，具體方向包括功能化離子液體設(shè)計(jì)及微環(huán)境作用，生物基化學(xué)品和材料合成，光、電、熱、生物等過(guò)程耦合，以及仿生功能器件構(gòu)建等。

航天中心醫(yī)院楊靜主任團(tuán)隊(duì)聚焦航天醫(yī)學(xué)的醫(yī)工交叉融合與轉(zhuǎn)化應(yīng)用，致力于將臨床醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)與先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合。核心研究包括：面向在軌健康的腦功能監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)研發(fā)、空間環(huán)境神經(jīng)系統(tǒng)效應(yīng)機(jī)制與工程化防護(hù)策略、以及航天醫(yī)學(xué)成果向地面重大神經(jīng)疾病診療的轉(zhuǎn)化。