近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所阮长顺课题组在Advanced Functional Materials在线发表研究论文A Small-Molecule Polycationic Crosslinker Boosts Alginate-Based Bioinks for Extrusion Bioprinting。提出双交联改进策略（图1），通过引入小分子聚阳离子 -聚赖氨酸（ -PL）和甲基丙烯酰化改性（-MA），对墨水（即AlgMA/PLMA）进行打印前预交联及打印后光交联，实现了对大尺寸、精细结构的稳定构建。此外， -PL赋予墨水可调的电荷性质，显著提升了其细胞活性调控性能，为组织/器官体外精准制造提供基础。

　　利用先进的生物3D打印技术体外仿生构建组织、器官，用于再生医学、发育生物学研究和药物筛选等已成为全球关注的研究热点。打印墨水作为生物3D打印技术重要组成部分是实现打印精度，维持细胞存活及功能的基础。其中，海藻酸盐（Alg）因其广泛的来源、较低的价格、优异的生物安全性和可打印性被广泛使用。然而，Alg墨水黏度高、打印后稳定性差、缺少生物活性，严重阻碍了其在生物打印领域的应用。阮长顺研究员团队通过引入小分子聚阳离子 -PLMA与AlgMA形成的聚电解质来解决此项挑战。 　  

　　与传统Alg基墨水，即 Alg/Ca2+、AlgMA/Ca2+和AlgMA/GelMA相比，得益于PL的小分子结构及墨水的电荷中和效应，AlgMA/PLMA生物墨水可以在更短的时间内达到均匀混合状态，降低了搅拌对细胞的伤害。进一步，作者通过评估打印结构的网孔形态随时间的变化提供了一种通用的墨水打印后稳定性评价方法。除了已有的可打印性（Pr.），作者还定义了几个定量指标，包括形状维持度（SM）、打印稳定性（PS）和交联稳定性（CS）。基于上述参数的定量分析，系统性展示了AlgMA/PLMA生物墨水的高打印保真度（图1）。 　  

　　除了打印性能的提升，AlgMA/PLMA生物墨水还解决了Alg生物惰性的问题。带正电的小分子 -PLMA改变了Alg基材料的电荷微环境，进而影响了墨水的亲疏水及蛋白吸附等特性，使得细胞在AlgMA/PLMA生物墨水内具有可调的生物相应。通过调节PLMA含量发现，骨髓间充质干细胞（BMSC）在AlgMA8-PLMA8（相同质量比）墨水中表现出最优的增殖和铺展水平。   

　　阮长顺团队在2019年提出聚电解质基打印墨水（Lin et al. Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808439.）研究，本研究则推动聚电解质基墨水在细胞打印中应用。阮长顺课题组研究助理高崇健和硕士研究生唐澜为该论文的共同第一作者，深圳先进院助理研究员王品品、深圳市人民医院主任医师许楠和深圳先进院研究员阮长顺为该论文的共同通讯作者。另外，深圳先进院周添副研究员、潘浩波研究员及吕维加研究员等也对该工作做出重要贡献。 

　　该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然基金优秀青年基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市基础研究项目等基金的资助。 

图1  小分子聚阳离子增强型海藻酸盐生物墨水精准构建大尺寸结构 

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