甲基丙烯酸海藻酸盐(OMAs)生物墨水实现高分辨率复杂结构的制造

供稿人：连伟龙 连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室　

生物3D打印技术可以制造具有精确特征的复杂结构，在生物医学领域的应用前景日益广阔。然而，大多数水凝胶类生物墨水在生物3D打印后不能快速交联稳定，实现预期架构的高分辨率和高保真度。美国伊利诺伊大学的研究人员利用剪切稀化和离子交联氧化甲基丙烯酸海藻酸盐(OMAs)作为生物墨水，其生物3D打印后由于墨水含有海藻酸盐和钙离子可以实现快速交联，并进一步通过二次光交联使结构更加稳定，如图 1所示。

图1 光-钙双交联OMA生物墨水示意图

将配置完成的OMA生物墨水与含钙离子和光引发剂的溶液充分混合之后，打印成型复杂结构，并进一步通过紫外光照射，使结构更加稳定可以实现长时间的体外培养，实现内部干细胞的生长和分化。研究人员通过打印含人间充质干细胞的的OMA生物墨水可以成功诱导形成耳软骨组织，在经过打印和光交联后，细胞依旧具有很高的存活率，如图2所示。

(a)双交联后的软骨组织 (b)双交联后的细胞活性 (c)甲苯胺蓝O染色软骨形成

图2含人间充质干细胞的OMA生物墨水3D打印结构

研究人员成功地证明了含干细胞钙交联OMA水凝胶可以生物打印成具有高分辨率和高保真度的复杂三维组织结构，进一步的光交联使该结构能够长期培养，通过囊化的人间充质干细胞分化形成功能性组织。此外可以结合OMA水凝胶和其他类型的细胞和生物活性因子，设计其他复杂结构的人工组织。

参考文献：
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.