软骨是一种坚固而有弹性的组织，分布在成年人的鼻尖、外耳、肋骨的尖端、关节的连接面等部位。人体中的软骨组织起到了为器官提供支撑、润滑关节、缓冲运动时产生的震动等重要作用。如果由于外伤、疾病、手术等原因而导致人体的软骨缺损，则需要及时接受治疗。软骨再生的每一项技术都在人们的探索与追寻中，它们都具有自己的优点和缺点。例如，同种异体软骨移植软骨来源广泛，生物学性能良好，但是会存在免疫排异和疾病传播等问题；自体软骨移植主要是通过自体其他部位的软骨移植，或通过自体细胞来培植软骨，可以降低免疫排异的风险。
3D打印可针对软骨形态结构并根据软骨缺损形态实现个性化定制。以透明质酸（HA）及海藻酸（Alg）为生物墨水、以人源软骨细胞为种子细胞，通过3D生物打印技术实现关节软骨再生。
首先按一定比例配制含透明质酸及海藻酸的生物墨水，该生物墨水可通过钙离子交联（Figure 1A）。在软骨3D打印过程中，在生物墨水中按1×106个/mL的密度混入人源软骨细胞（Figure 1B），再将该混有细胞的生物墨水填充到以聚乳酸（PLA）预制的软骨支架孔隙中，通过CaCl2促进凝胶交联（Figure 1C）。
生物墨水的流变特性是保证其稳定的关键。比较海藻酸、透明质酸及二者混合制备的生物墨水的粘弹性，发现透明质酸及混合墨水呈现剪切变稀特性，而海藻酸的粘弹性随着剪切力改变无显著变化（Figure 2A）。三种材料的应变振幅扫描实验及频率扫描实验结果与其粘弹性变化趋势一致（Figure 2B, C）。
支架能运用于临床首先得具备一定力学特性。检测支架的压缩模量后，发现混合墨水的3D软骨支架压缩模量明显更高，这可能与混合墨水中透明质酸的胶体渗透压和粘弹性有关。将支架培养4周后，不论有无透明质酸，支架的压缩模量都明显提高，且二者之间无显著性差异（Figure 3A）。
3D生物打印技术重要的是保证细胞活性。通过活/死染色分析发现在打印前后细胞存活率均高于85%（Figure 4A, B）。这与生物墨水的剪切变稀特性相关。对打印前后细胞进行基因组学分析发现细胞染色体核型未发生改变（Figure 4C）。
透明质酸混合海藻酸后具备更好的打印性能、成胶能力、力学特性等。此外，该混合墨水还能诱导细胞成软骨化，是实现软骨组织再生的理想材料。
甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)
甲基丙烯酰化硫酸软骨素(CSMA)
甲基丙烯酰化海藻酸纳(ALMA)
甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖(CMCSMA)
甲基丙烯酰化丝素蛋白(FibMA)
甲基丙烯酰化Ⅰ型胶原(Col1MA)
甲基丙烯酰化弹性蛋白(ElaMA)
甲基丙烯酰化肝素(HepMA)
猪源Ⅰ型胶原(ColI)
猪源弹性蛋白(Elastin)
关节软骨生物墨水
纤维软骨生物墨水
弹力软骨生物墨水
CELLINK Bioink
CELLINK BONE
CELLINK FIBRIN
CELLINK LAMININK+
CELLINK LAMININK 111
CELLINK LAMININK 121
CELLINK LAMININK 411
CELLINK LAMININK 521
CELLINK RGD
CELLINK SKIN
以上内容来自小编zzj 2021.2.1