3D打印技术结合创新生物墨水材料，为打印出的细胞或组织提供更接近体内的生长环境，可应用于再生医疗和组织工程中心脏、皮肤、软骨、骨骼等组织构建；以及体外检测模型构建，来进行药物代谢和筛选、化妆品检测、生物材料研发和干细胞的体外分化等研究。
光固化水凝胶因其具有优良的生物相容性和成型性能常被应用于组织工程中，但现有的光固化水凝胶种类有限，且由这些聚合物制成的水凝胶结构相对易碎、生物相容性差，无法满足生物制造中成型精度的需求。DLP打印的光固化壳聚糖(CHI-MA)生物油墨，并对CHI-MA水凝胶性能进行了全面的研究，最终制造出具有复杂几何结构和高分辨率的三维水凝胶结构。
如图1，研究人员通过在壳聚糖上接枝MA键进行CHI-MA的制备，再向CHI-MA溶液中添加光引发剂LAP作为光引发剂，最后通过DLP打印方式对CHI-MA水凝胶进行三维制造。
首先对CHI-MA溶液的流变力学性质进行了系统性的研究，针对浓度和取代度对CHI-MA流变力学性能的影响进行了探索。选用取代度为33.6%的CHI-MA(1wt%)作为光固化生物墨水，并进一步比较了Irgacure2959和LAP作为光引发剂的效率，最终出于水凝胶溶胀率和交联速率等因素选用LAP作为光引发剂。
其次，对CHI-MA凝胶力学性能的影响进行了研究（图3），最终发现随着取代度的增加，水凝胶断裂时的应力、应变有所提高，随着取代度和浓度的增加，CHI-MA水凝胶的压缩模量也发生了显著的提升。
随后，研究人员通过细胞接种和载细胞打印两种方式对CHI-MA的生物相容性进行了评估（图4）。结果显示细胞接种中的CHI-MA对细胞无毒性作用，且DLP打印情况下保持光照时间在30s以下对细胞活力影响不大，从而证实了CHI-MA生物墨水适用于基于DLP的三维生物打印技术。
最后，研究人员利用DLP打印技术对CHI-MA进行了精巧结构的构建及载细胞打印，从而证实了CHI-MA水凝胶的打印性能和细胞相容性（图5、6）。
利用DLP打印技术对光固化壳聚糖基生物墨水进行三维制造，最终加工成具有高分辨率、高保真度和良好的生物相容性的复杂3D水凝胶结构，为光固化壳聚糖材料在DLP和其他光固化3D打印技术中的应用提供能可能性。
甲基丙烯酰化丝素蛋白(SilMA)
甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA）
甲基丙烯酰化硫酸软骨素(ChSMA）
甲基丙烯酰化海藻酸钠(AlgMA)
甲基丙烯酰化壳聚糖(CSMA)
甲基丙烯酰化葡聚糖(DexMA）
甲基丙烯酰化聚已内酯（PCLMA)
光引发剂(LAP）
CELLINK A
CELLINK A-RGD
CELLINK Bioink
CELLINK BONE
CELLINK FIBRIN
CELLINK LAMININK+
CELLINK LAMININK 111
CELLINK LAMININK 121
CELLINK LAMININK 411
CELLINK LAMININK 521
CELLINK RGD
CELLINK SKIN
Coll 1
ColMA
Bio Conductink
GelMA A
GelMA C
GelMA HA
GelMA HIGH
GelXA
GelXA BONE
GelXA FIBRIN
GelXA LAMININK+
GelXA LAMININK 111
GelXA LAMININK 121
GelXA LAMININK 411
GelXA LAMININK 521
GelXA SKIN
GelXG
CELLINK PCL
CELLINK PLURONICS
CELLINK START
CELLINK START X
CELLINK SUPPORT
CELLINK XPLORE
zzj 2021.2.22