【导读】
生物墨水作为挤出式生物打印的重要组成部分，需要具有良好的打印适性和生物相容性。海藻酸钠具有良好的细胞相容性、打印适性，已广泛应用于骨骼、血管组织、软骨和皮肤的三维生物打印，是最常用的挤出式生物墨水之一。然而，哺乳动物细胞缺乏特定的酶来破坏海藻酸钠分子以及交联的海藻酸网络，并且细胞也难以迁移到海藻酸钠支架上。这些限制了海藻酸钠基生物墨水在组织工程和细胞传递中的应用。
解放军总医院的付小兵团队于“Biofabrications”杂志上发表的“Enzymatically degradable alginate/gelatin bioink promotes cellular behavior and degradation in vitro and in vivo”一文中，研究人员通过将褐藻胶裂解酶加入海藻酸钠/明胶生物墨水，制备出可降解生物墨水。该墨水能够在不牺牲细胞活力的情况下，促进了细胞的增殖、粘附和迁移。基于该墨水打印的结构植入体内其降解特性仍然有效，且有明显的细胞浸润现象。可降解性海藻酸钠基生物墨水的研发为海藻酸钠在口腔和义眼治疗中的应用提供了一个新的途径。
该生物墨水由1%海藻酸钠和3%（w/v）B型明胶组成，并添加0.5mU/ml和5mU/ml两种浓度的褐藻胶裂解酶。褐藻胶裂解酶常用于分析海藻多糖的结构。研究人员采用该添加了褐藻胶裂解酶的海藻酸钠基生物墨水通过捷诺飞自主研发的Bio-architect®Pro打印机打印出细胞负载水凝胶支架。支架体外培养14天后，含褐藻胶裂解酶的打印结构明显降解，支架内细胞密度随培养时间、裂解酶浓度增加而逐渐增加。
图2.可降解生物墨水打印支架体外降解及细胞增殖研究
图3.可降解生物墨水打印支架体内细胞增殖及支架降解情况图示
本文采用捷诺飞研发生产的生物3D打印工作站Bio-Architect® PRO，如图4。
-
聚焦于单喷头的精准打印
-
单一材料实现多样化打印方法，可实现水凝胶、无机、合成高分子的单一打印
-
搭载Distributed-TC和Regen-MIT等技术，可搭配温控、静电纺丝、螺杆挤出、光固化、静电纺丝等模块化喷头和超高温和超低温冷井平台
-
高精度高分辨率运动模组
-
-
易学易用
-
模块化喷头设计和打印操作台，上手操作简便
-
直观的软件，几分钟即可掌握
-
-
易清洁
-
三轴全封闭模组式运动平台，功能集成化高，人性化设计，无死角，易清洁
-
智能洁净环境控制系统和打印机一体化设计，洁净成型且便于移动
-
图4. Bio-architect® Pro
本研究中使用的海藻酸/明胶复合水凝胶，可采用捷诺飞提供的标准封装无菌生物墨水“Bioink Basic”。Bioink Basic生物墨水基于明胶和海藻酸复合形成水凝胶，采用专用的R-pure技术纯化处理、生物相容性好，具有温敏特性和阳离子交联特性，3D打印性能稳定，支持直接混合细胞打印或者打印水凝胶支架后接种细胞，可广泛应用于组织工程、细胞治疗、干细胞、肿瘤、药物筛选等生物医学领域的研究与应用。
图5. Bioink Basic--海藻酸/明胶复合水凝胶