生物打印因其能夠精確地將細胞和材料(即生物墨水)沉積到3D復雜結構中而引起人們的極大興趣，在工程體外生命系統中的應用可用于疾病建模和組織再生。到目前為止，已經開發了各種生物打印技術，例如噴墨生物打印和基于數字光處理(DLP)的生物打印。其中，最常見的方式是擠壓生物打印，其中生物墨水需要擠壓然后快速穩定。3D擠壓生物打印的一個主要挑戰是生物墨水的數量有限，這些墨水滿足了具有必要流變特性的適印性和具有所需微環境的功能的相反要求。

來自清華大學的學者通過開發一種通用策略來解決這一限制，該策略用于配制基于細胞的微凝膠(MB)生物墨水。MB生物油墨包括兩個組分，即緊密堆積狀態的微凝膠為擠壓生物印刷提供優異的流變性能，以及形成第二聚合物網絡以將微凝膠整合在一起的水凝膠前體，從而提供印刷后結構穩定性。這一策略可以將一系列水凝膠打印成形狀保真度高的復雜結構。MB生物油墨具有極好的機械可調性而不會影響印刷性能，并且具有超強的彈性和卓越的循環壓縮和拉伸耐久性。此外，MB生物墨水的微凝膠和水凝膠前體可以包裹不同類型的細胞，共同創造一個微尺度的異質細胞微環境。利用MB生物墨水對肝細胞和內皮細胞進行空間構圖，成功地誘導了細胞的重組和血管化，從而增強了肝功能。本文提出的MB生物墨水擴展了現有生物墨水的調色板，并為組織工程和軟機器人等生物醫學應用打開了無數機會。

圖1。負載細胞的MB生物墨水的制造和3D打印。a)水凝膠生物墨水和MB生物墨水示意圖。b)使用MB生物墨水的3D打印網狀結構。c)MB生物墨水，以微凝膠(5.0wt%GelMA，紅色熒光標記)為離散相，第二聚合物網絡(5.0wt%GelMA，綠色熒光標記)為連續相。d)逐步說明MB生物墨水的制造過程。鈣調素-AM/PI染色顯示C2C12S微凝膠活性高。

圖2.MB生物墨水的流變特性和組成的多樣性。a)純水凝膠生物墨水和MB生物墨水的示意圖。b)純水凝膠、MB墨水和JM墨水(均含有5.0wt%GelMA)的流變特性均隨剪切速率的增加而降低(0-50 s?1)。c)流變特性表明MB墨水和JM墨水的剪切模量與溫度無關，而GelMA水凝膠有臨界的凝膠-溶膠相變點。微凝膠含量分別為80%、85%和95%的MB生物油墨的流變特性顯示：d)剪切變稀特性，e)應變屈服隨應變增加(0-300%，1Hz)，以及f)通過低(無陰影，1%應變，1 Hz)和高(陰影，300%應變，1 Hz)應變循環進行自愈。

圖3.使用MB生物墨水的3D打印能力和保真度。a-i)MB生物墨水的細絲擠出和ii)共聚焦顯微鏡下的放大觀察，微凝膠(5.0wt%GelMA)標記為紅色熒光，第二水凝膠(5.0wt%GelMA)標記為綠色熒光。b)3D打印網狀結構i)使用MB生物墨水，具有放大視圖ii)在交叉口。c)3D打印雙環i)在可見光(405Nm)曝光時交聯，與GelMA微凝膠ii)在共聚焦顯微鏡下的圖像。d)3D打印管狀結構(左視圖、俯視圖；右視圖、側視圖)。

圖4.MB生物墨水印刷構件的機械特性。a)典型的應力-應變曲線和b)分別使用5wt%GelMA水凝膠、MB墨水和JM墨水的印刷圓柱體的壓縮彈性模量。c)使用JM油墨在60%應變下進行20次壓縮循環的印刷圓柱體的循環耐久性試驗。d)使用60%應變的MB墨水在1000次壓縮循環中對印刷圓筒進行循環耐久試驗。

總之，本文引入了細胞負載微凝膠雙雙相(MB)生物墨水的概念，作為3D擠壓生物打印的通用策略。MB生物墨水由細胞包裹的微凝膠組成，這些微凝膠被堵塞并通過第二個交聯聚合物網絡連接。這種方法利用MB生物墨水的流變特性(即剪切變稀、屈服應力和自恢復)提供了延長的生物制造窗口，從而具有優異的生物印刷能力。本文打印了包括鼻子、耳朵、支氣管和腦模型在內的3D復雜結構，形狀逼真。此外，MB生物油墨在機械性能上具有很好的可調性，并且不犧牲其印刷性能，而且表現出超彈性行為、卓越的循環壓縮和拉伸耐久性。總體而言，MB生物墨水具有機械可調諧、超彈性和異質微環境的設計靈活性，為組織工程和軟機器人等生物醫學應用中的3D生物打印打開了新的可能性。