重塑组织再生未来：CELLINK BIONOVA X 打造可变形生物医学支架

时间：2025-12-12来源：点击次数：9次

在生物医学技术飞速发展的今天，4D 生物打印正以 “时间 + 空间” 的双重维度，重新定义组织再生的可能。近期，一项发表于《Materials Today Chemistry》的研究引发广泛关注 —— 科研团队借助 CELLINK 公司的 BIONOVA X 3D 生物打印机，成功解锁蚕丝丝胶基水凝胶的 4D 打印技术，让原本被纺织工业丢弃的 “废料” 丝胶蛋白，成为组织工程领域的 “潜力股”。

丝胶蛋白，这个长期被纺织工业当作副产品丢弃的天然球状蛋白，实则藏着巨大的生物医学潜力。它不仅具有优异的细胞相容性、低免疫原性，还富含极性氨基酸，便于功能化修饰。但传统制备方法难以打造出模拟天然细胞外基质的异质化结构，直到 BIONOVA X 生物打印机的介入，才破解了这一难题。

科研团队以甲基丙烯酰化丝胶蛋白（SMA）与聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDM）为核心原料，研发出适配 DLP（数字光处理）技术的新型生物墨水。而 BIONOVA X 打印机正是这场技术突破的核心支撑：它不仅支持 405nm 可见光交联，避免了紫外光对细胞的遗传毒性，还能通过编程精准调控曝光时间、光强和打印速度，在支架内部构建垂直方向的交联密度梯度。这种差异化交联设计，让打印后的支架在水合作用下实现可控形状变形，干燥后又能恢复原始 3D 形态，再次水合即可重现 4D 变形行为，无需额外刺激组分。

图2.生物墨水的制备与表征()生物墨水组分及其化学结构示意图:(6)基于数字光处理(DLP)3D生物打印机的 3D/4D打印关键步骤示意图:(9)立体光刻(STL)模型与打印支架设计图(比例尺:5mm):()矩形板状 STL,文件;()打印结构与ST,文件高度吻合，证实其良好的打印成型性(比例尺:5mm);(d)3D打印支架低交联区域的扫描电子显微镜(SEM)图像(比例尺:100 mm);(e)3D打印支架高交联区域的扫描电子显微镜(SEM)图像(比例尺:100 pm);(0)基于 DIP3D生物打印机的多孔支架ST,模型与打印实物图(比例尺:2mm);(g)预聚体与交联后生物打印支架的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图。

此次研究的创新之处，在于无需设计双层水凝胶的“活性层” 与 “被动层”，仅通过 BIONOVA X 的参数调控就能赋予支架形状记忆功能。打印后的支架在 37℃去离子水中即可发生差异化溶胀，形成自弯曲的 4D 结构，这一机制灵感源自含羞草叶片的含水量差异形变，实现了 “仿生技术” 与 “先进制造” 的完美融合。

从矩形、蝴蝶形到花形、十字形，BIONOVA X 打印的多种支架都能在水合作用下完成精准变形。这种无需额外刺激组分、仅通过打印参数调控即可实现的形状记忆功能，让支架在伤口愈合、心肌补片、神经导管制备等场景中拥有广阔应用前景。

图3.形态各异且展现多种变形行为的支架图中展示了不同支架的计算机辅助设计(CAD)模型，以及支架打印后在去离子水(D1water)中分别静置0、1、3小时后的实物图:(a)矩形支架;(b)蝴蝶形支架;(c)花形支架;(e)十字形支架。(比例尺:2mm)

这项研究不仅让丝胶蛋白这一 "废弃资源" 焕发新生，更彰显了 BIONOVA X 生物打印机在高端生物制造领域的强大实力。随着 4D 生物打印技术的不断成熟，未来或许能实现个性化组织器官的精准制备，为医疗健康领域开辟前所未有的新路径。让我们共同期待，这场技术革新能早日从实验室走向临床，为更多患者带来希望！

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