甲基丙烯酸海藻酸鹽(OMAs)生物墨水實現(xiàn)高分辨率復雜結構的制造

供稿人：連偉龍 連芩 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室　

生物3D打印技術可以制造具有精確特征的復雜結構，在生物醫(yī)學領域的應用前景日益廣闊。然而，大多數(shù)水凝膠類生物墨水在生物3D打印后不能快速交聯(lián)穩(wěn)定，實現(xiàn)預期架構的高分辨率和高保真度。美國伊利諾伊大學的研究人員利用剪切稀化和離子交聯(lián)氧化甲基丙烯酸海藻酸鹽(OMAs)作為生物墨水，其生物3D打印后由于墨水含有海藻酸鹽和鈣離子可以實現(xiàn)快速交聯(lián)，并進一步通過二次光交聯(lián)使結構更加穩(wěn)定，如圖 1所示。

圖1 光-鈣雙交聯(lián)OMA生物墨水示意圖

將配置完成的OMA生物墨水與含鈣離子和光引發(fā)劑的溶液充分混合之后，打印成型復雜結構，并進一步通過紫外光照射，使結構更加穩(wěn)定可以實現(xiàn)長時間的體外培養(yǎng)，實現(xiàn)內部干細胞的生長和分化。研究人員通過打印含人間充質干細胞的的OMA生物墨水可以成功誘導形成耳軟骨組織，在經(jīng)過打印和光交聯(lián)后，細胞依舊具有很高的存活率，如圖2所示。

(a)雙交聯(lián)后的軟骨組織 (b)雙交聯(lián)后的細胞活性 (c)甲苯胺藍O染色軟骨形成

圖2含人間充質干細胞的OMA生物墨水3D打印結構

研究人員成功地證明了含干細胞鈣交聯(lián)OMA水凝膠可以生物打印成具有高分辨率和高保真度的復雜三維組織結構，進一步的光交聯(lián)使該結構能夠長期培養(yǎng)，通過囊化的人間充質干細胞分化形成功能性組織。此外可以結合OMA水凝膠和其他類型的細胞和生物活性因子，設計其他復雜結構的人工組織。

參考文獻：
Jeon O, Lee YB, Lee SJ, et al. Stem cell-laden hydrogel bioink for generation of high resolution and fidelity engineered tissues with complex geometries[J]. Bioact Mater, 2022, 15: 185-193.