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  3D生物打印技術采用細胞和生物相容性材料作為“生物墨水”，可制造復雜仿生異質性結構，已廣泛應用于組織工程和再生醫學領域。水凝膠因高含水量、良好的生物相容性和優異的粘彈性而被廣泛用作墨水材料。然而，傳統水凝膠墨水難以同時滿足良好的可打印性、高保真度和高細胞活性的要求。高保真度打印要求水凝膠墨水具有較高的粘度，但過高的粘度會影響可打印性，且由此產生的高剪切應力會損害細胞的活性。因此，如何構建新型生物墨水同時實現良好的可打印性、高保真度和高細胞活性，已成為推動水凝膠墨水和生物3D打印的關鍵。

圖1 DC-MA生物墨水示意圖

  近期，華南理工大學國家人體組織功能重建工程技術研究中心董華教授和曹曉東教授團隊設計了一種新型動態交聯微凝膠組裝體（dynamic-crosslinked microgel assembly，DC-MA）生物墨水（圖1）。與傳統通過增強微凝膠自身力學強度來改善微凝膠墨水粘度的方式不同，DC-MA生物墨水在保持微凝膠力學強度相對較低的前提下，以動態共價鍵增強微凝膠間的相互作用從而提高微凝膠生物墨水的粘度。在確保高形狀保真度的同時，實現良好的可打印性和高細胞活性的目標（圖2）。除了優異的3D打印性能，DC-MA還具有的良好的微孔性、組織粘附性和自愈合性，使其更適用于組織再生修復（圖3和圖4）。通過動態交聯反應構建微凝膠生物墨水的策略，為制備高質量微凝膠生物墨水提供了新途徑。該工作以“Assembling Microgels via Dynamic Crosslinking Reaction Improves Printability, Microporosity, Tissue-Adhesion and Self-Healing of Microgel Bioink for Extrusion Bioprinting”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.2c01295）上，華南理工大學博士后馮琦和碩士研究生李定果為文章共同第一作者。

圖2 DC-MA的可打印性、形狀保真度以及打印后高細胞活性

圖3 DC-MA微孔性、組織粘附性和自愈合性

圖4 DA-MA促進皮膚再生修復

  該工作是團隊近期關于微凝膠組裝體的功能化設計及應用研究的最新進展之一。在此之前，團隊對微凝膠組裝體及其在組織工程和再生醫學領域的應用做了系統綜述，對微凝膠組裝體的制備策略、特性以及在細胞培養、組織再生和生物制造領域的應用做了詳細介紹（Bioact. Mater. 2022, 9, 105）。同時，團隊立足于組織再生修復，開發了一系列微凝膠組裝體，例如基于細胞間相互作用形成的微凝膠自組裝體（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1906690）和基于動態苯硼酸酯反應形成的動態納米復合微凝膠組裝體（Adv. Healthc. Mater. 2021, 2102395），并深入研究了微凝膠的理化性能對干細胞增殖、空間分布和分化等行為的影響機制（Acta Biomater. 2020, 113, 393）。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c01295