生物3D打印丨黑焰医疗生物墨水

单纯的生物墨水主要由天然材料或者人工高分子材料组成，具有良好的生物相容性，能够装载细胞、生长因子、药物等。其中，天然材料如胶原、明胶、透明质酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、羧甲基纤维素等天然来源的高分子材料；人工合成材料如泊洛沙姆、聚乙二醇。

生物墨水可以通过一些方法固化形成水凝胶。水凝胶是一种富含水分的亲水性或两亲性聚合物的交联网络，能够模拟人体环境。细胞能在水凝胶中维持三维形态，增殖并分泌出细胞外基质，形成特定组织结构，用于不同的需求。相比传统的二维体外培养，三维培养方式更能接近体内真实情况，对于组织工程及药物筛选等有重要意义。在生物3D打印中，通常使用生物墨水来装载细胞或支持细胞生长，提供细胞分化、增殖所需营养的接触途径。

图｜组织工程流程

文献表明，生物墨水能够打印成软骨组织、皮肤组织以及肿瘤模型药物筛选等，在医药科研领域具有广阔的应用前景，如使用生物墨水可以在体外制作组织模型。首先从癌症患者提取相应肿瘤细胞，将细胞悬液与生物墨水充分混合后进行3D打印，打印成型的墨水交联形成水凝胶，随后再进行一段体外培养最终形成肿瘤模型，用于抗癌药物筛选或其他临床研究。

光固化生物墨水能够在UV光照射下迅速固化形成水凝胶，对细胞的损伤较小。通过浓度、基团接枝率、交联度的调控，能够得到不同理化性能的水凝胶应用于不同科研领域。

图｜光固化生物墨水打印模型

产品一、甲基丙烯酰化明胶（GelMA）

甲基丙烯酰化明胶（GelMA）是一种具有良好生物相容性的光固化生物材料，其溶液在紫外光照射下固化成胶，可用于组织工程修复。GelMA分子链中含有多肽序列，能很好地模拟细胞外基质，促进细胞粘附。黑焰医疗能提供不同力学强度的GelMA，满足各种软组织或器官的修复研究。作为一种常见光固化生物材料，基于GelMA水凝胶已经被广泛应用于生物3D打印、细胞体外3D培养、肿瘤筛药模型、载药微球、生物支架等研究领域中。

GelMA性能特点：

1、具有温敏特性。其水溶液在温度较低时（一般小于17℃）为胶状，室温及以上时为液体；

2、在具有良好生物相容性的同时亦有较好的可打印性，操作简便，应用广泛；

3、含有多种蛋白质，有利于细胞生长；

4、能够生物降解，在体内被人体所吸收代谢；

5、由于明胶通常是动物来源，所以存在潜在的免疫原性或病毒。

产品二、甲基丙烯酸改性透明质酸（HA-MA）

透明质酸是存在于结缔组织细胞外基质中的一种粘多糖，作为组织再生支架有着极大的潜力。其具有良好的生物相容性以及低潜在免疫原性，能够通过透明质酸酶降解为人体易于代谢的无毒副产物。透明质酸经过甲基丙烯酸改性后，添加光引发剂（如LAP、I2959）后能在UV光照射下形成水凝胶，适用于细胞体外3D培养、肿瘤筛药模型、载药微球、生物支架等研究领域。

HA-MA性能特点：

1、具有良好的生物相容性；

2、能够生物降解，在体内被人体所吸收代谢；

3、透明质酸钠通常是微生物发酵，免疫原性较低。

产品三、改性羧甲基纤维素钠（CMC-MA）

羧甲基纤维素（CMC）是一种葡萄糖聚合度在100~2000、由天然纤维素经过氢氧化钠碱化和氯乙酸醚化处理而生成的纤维素醚类衍生物。CMC在医学上有广泛的应用，如片剂的粘结剂和成膜剂、药物载体、伤口敷料等。

CMC经过甲基丙烯酸改性后，添加光引发剂（如LAP、I2959）后能在UV光照射下形成水凝胶，适用于生物3D打印、载药微球、生物支架等研究领域。

HA-MA性能特点：

1、具有良好的生物相容性；

2、能够生物降解，在体内被人体所吸收代谢；

3、透明质酸钠通常是微生物发酵，免疫原性较低。

产品四、自组装透明质酸（HA-SH）

透明质酸改性后，能在弱碱性环境中自交联形成水凝胶，适用于细胞体外三维培养、肿瘤筛药模型、伤口敷料等；自交联透明质酸水凝胶具有较好的生物相容性以及可注射性。

HA-SH性能特点：

1、在具有良好的生物相容性的基础上具有可注射性；

2、能够生物降解，在体内被人体所吸收代谢；

3、透明质酸钠通常是微生物发酵，免疫原性较低。