微调动态交联以增强透明质酸水凝胶的3D生物打印能力

干细胞3D生物打印在医疗应用中大有可为，但高效生物墨水的开发仍是一项挑战。Z近，动态交联水凝胶的出现推动了这一领 域的发展，从而获得了自愈合材料。然而，还需要更先进的生物墨水，以显示Z佳的胶凝动力学、粘弹性、剪切稀化特性、结 构保真度，并能足够长时间地保持打印结构，使新组织成熟。本文介绍了一种基于细胞外基质的新型人间质干细胞（hMSCs） 生物墨水。用半胱氨酸和醛官能团修饰透明质酸（HA），形成二硫化物和噻唑烷产物双重交联的水凝胶。研究表明，这种交联 大大提高了水凝胶的稳定性和生物特性。这种生物墨水具有快速凝胶化动力学、剪切稀化和形状保持特性，打印后细胞存活率 高，干性标志物（OCT3/4 和 NANOG）增加了 2 倍以上，并支持细胞增殖和迁移。二硫化物交联有助于自愈合和细胞迁移，而 噻唑烷交联则缩短了凝胶化时间，提高了长期稳定性，并支持细胞增殖。总之，基于 HA 的生物墨水满足了成功三维打印干细 胞的要求，为细胞治疗和再生医学提供了一种前景广阔的解决方案。

1. 引言

3D生物打印技术通过模仿原生组织结构对细胞组织进行 时空控制，推动了组织工程领域的发展。[1,2]为成功配制生物 墨水，水凝胶必须显示：a）Z佳粘弹性和剪切减薄性能；b） Z佳加工窗口，凝胶在通过喷嘴时会交联而不会堵塞；c）对 封装细胞的毒性有限；d）防止损伤，即尽量减少细胞从表面 分离后和交联之前的细胞死亡，因为这是细胞特别容易受到压 力和损伤的关键时期；E）透明度，特别是当使用成像技术， 如显微镜来可视化打印结构时。Z常见的生物墨水成分是含有 甲基丙烯酸明胶（GelMA）的复合材料，这种材料可进行紫外 线交联，或使用含海藻酸的凝胶促进 Ca2+介导的交联，从而成 功履行这些重要义务。另一方面，Ca2+ 离子交联不适合长期培 养，因为这些键在生物环境中不稳定，会导致凝胶溶解。[5]Ca2 + 作为一一种重要的信号分子，也会改变干细胞的生物特性。[6] Z近，开发出了几种非紫外线和非Ca2+ 生物墨水制造策略，[7]然 而，目前亟需开发出对细胞温和且用途广泛的新交联策略，以 轻松适应用于细胞治疗的不同生物墨水成分。

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