生物3D打印技術(shù)被認(rèn)為是構(gòu)建模擬人體組織的細(xì)胞負(fù)載水凝膠模塊的有效手段，在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用前景廣泛。理想的3D打印生物墨水需要同時滿足合適的生物相容性、力學(xué)強(qiáng)度、打印可塑性等要求，并且為了實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸和代謝產(chǎn)物的交換，從而提高細(xì)胞活性，以及促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖，打印成型后的細(xì)胞負(fù)載水凝膠模塊還應(yīng)具有多孔結(jié)構(gòu)。眾多苛刻的要求使得研制理想的生物墨水至今仍是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Yu Shrike Zhang教授課題組利用雙水相乳液理論制備出一種明膠甲基丙烯酰（GelMA）和聚環(huán)氧乙烷（PEO）雙水相乳液生物打印墨水，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞負(fù)載多孔水凝膠的直接快速打印成型。他們發(fā)現(xiàn)負(fù)載細(xì)胞的GelMA水溶液和PEO水溶液可實(shí)現(xiàn)兩相互不混溶，形成雙水相乳液。同時，該生物墨水的粘度可通過降低溫度的方法調(diào)節(jié)，使之適合擠出打印，同時通過光交聯(lián)GelMA相，實(shí)現(xiàn)水凝膠的快速成型。將此水凝膠置于細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)可快速除去PEO相，形成具有連通孔結(jié)構(gòu)的細(xì)胞負(fù)載水凝膠模塊。這項(xiàng)研究為構(gòu)建細(xì)胞負(fù)載多孔水凝膠模塊，實(shí)現(xiàn)人體組織或器官的模擬提供了新的方法，并得到了國際同行的認(rèn)可，于近日在國際材料領(lǐng)域頂級期刊Advanced Materials上發(fā)表。該研究成果題為“Aqueous Two-Phase Emulsion Bioink-Enabled 3D Bioprinting of Porous Hydrogels”。哈佛大學(xué)博士后研究員應(yīng)國量博士和姜楠博士為該論文的共同第一作者。