一種可用于3D生物打印的抗菌ε-聚賴氨酸衍生生物墨水

憑借其個(gè)性化定制的優(yōu)勢(shì)，3D生物打印受到了組織工程研究人員的廣泛關(guān)注。生物墨水在打印過程中起著保護(hù)細(xì)胞，并在打印后提供促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和組織再生的支架的作用。此外，不同的3D生物打印方法需要具有不同特性的生物墨水。然而目前用于3D生物打印的生物墨水是不足的，這限制了3D生物打印在組織工程中的應(yīng)用。另一方面，細(xì)菌感染嚴(yán)重威脅著3D生物打印及后續(xù)組織工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，并可能導(dǎo)致移植物植入失敗和術(shù)后嚴(yán)重并發(fā)癥。因此，引入一種具有固有抗菌特性的新型生物墨水用于組織工程，將促進(jìn)3D生物打印在組織工程中的發(fā)展。

近日，湖南大學(xué)劉海蓉教授課題組提出了一種新型可用于3D生物打印的抗菌ε-聚賴氨酸衍生生物墨水。體外抗菌實(shí)驗(yàn)表明，基于ε-聚賴氨酸的水凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有較強(qiáng)抗菌性能。通過使用面投影微立體光刻技術(shù)（nanoArch S140, 摩方精密），該研究成功打印了不同形狀的高保真載軟骨細(xì)胞水凝膠。在體內(nèi)異位成軟骨實(shí)驗(yàn)中，載細(xì)胞水凝膠經(jīng)過4周培養(yǎng)形成了軟骨樣組織。

總的來說，此項(xiàng)研究提出了一種很有前景的3D生物打印抗菌生物墨水，為3D生物打印在組織工程中的應(yīng)用提供了一個(gè)新的選擇。相關(guān)論文在線發(fā)表在《Journal of  Materials Chemistry B》，湖南大學(xué)何亞輝為本文第一作者，劉海蓉、周征為通訊作者，韓曉筱課題組為本文3D生物打印提供了支持。

圖1 (a)EPLGMA-H水凝膠制備工藝示意圖。(b)EPLGMA-1、EPLGMA-2和EPLGMA-3在D2O中的1H NMR譜。(c)藍(lán)光照射后的EPLGMAs凝膠化照片。(d)EPLGMA-H凝膠過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)流變學(xué)分析。

圖2 大腸桿菌和金黃色葡萄球菌分別與PBS、EPLGMA-1H、EPLGMA-2H、EPLGMA-3H共混后的(a)生長(zhǎng)情況，(b)細(xì)菌存活率，(c)活/死細(xì)菌染色照片。

圖3 (a-c)3D生物打印制備的細(xì)胞負(fù)載EPLGMA-3H的3種不同形狀的俯視圖。(d-i)3D生物打印載細(xì)胞EPLGMA-3H培養(yǎng)3天后的活細(xì)胞照片，(g-i)分別為(d-f)的放大照片。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1039/D1TB02800F