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在 3D 生物打印中，天然聚合物制成的生物墨水易受微生物污染，灭菌至关重要。研究人员分析多种灭菌方法对生物墨水成分的影响，发现不同方法适用于不同材料。该研究为开发无菌可靠的生物墨水提供指导，助力 3D 生物打印技术发展。
在神奇的生物医学领域，3D 生物打印技术就像一把能创造奇迹的魔法钥匙，为组织工程（TE）带来了无限可能。它能借助计算机辅助设计，轻松打造出各种形状和尺寸的生物材料支架，仿佛在构建微观世界里的梦幻城堡。然而，这座 “城堡” 的建造材料 —— 生物墨水，却有着不小的麻烦。
生物墨水大多由天然聚合物制成，比如海藻酸钠、壳聚糖、明胶这些材料，它们就像一群 “娇弱的精灵”，虽然有着良好的生物相容性和原位可降解性等优点，但由于出身天然，特别容易被细菌、真菌等微生物盯上，还有微生物产生的热原和孢子也会来捣乱。要是这些 “不速之客” 混入生物墨水，那可就麻烦大了！一旦被植入患者体内，可能会干扰在支架上培养的哺乳动物细胞生长，引发感染、脓肿，甚至导致身体排斥，严重影响治疗效果。而且，保证 3D 生物打印构建体的无菌性，不仅关乎医疗安全，还是监管合规的硬要求。
更让人头疼的是，现有研究很少关注灭菌方法对生物材料各种特性的影响。灭菌过程可能会改变生物墨水的流变特性，这意味着原本在非无菌环境中优化好的打印参数都得重新调整，给生物打印工作带来了巨大挑战。在这样的背景下，来自国内的研究人员挺身而出，决心攻克这个难题。
他们精心挑选了多种常见的生物墨水成分，像海藻酸钠、壳聚糖、果胶、蒙脱土等，对紫外线辐射、高压灭菌、环氧乙烷（EtO）处理、膜过滤和冻干（Lyophilization）这些灭菌方法展开深入研究。研究人员通过一系列实验，全面评估这些灭菌方法对生物墨水的物理化学性质、生物打印性能、机械强度以及生物相容性的影响。
在研究过程中，研究人员用到了多种技术方法。他们利用红外光谱来表征材料灭菌后的物理和化学变化，通过测量压缩模量评估材料的机械性能，运用流变分析探究生物墨水的流变特性变化。在生物相容性检测方面，采用活 / 死细胞检测法，在人成人真皮成纤维细胞（HADF）中进行评估。同时，通过对比灭菌前后生物打印参数的差异，来分析灭菌对生物打印性能的影响 。
下面来看看具体的研究结果：
- 材料选择与灭菌方法初步分析：研究人员根据已有文献和初步实验发现，有些灭菌方法并不适合某些材料。比如，明胶和甲基丙烯酸缩水甘油酯明胶（GelMA）在高压灭菌时，蛋白质主链会因高温变性，导致结构改变，还会使剪切稀化这一关键特性大幅降低 。
- 不同灭菌方法对各类材料的影响：对于像明胶和 GelMA 这样的热敏材料，过滤后冻干的效果最佳，能最大程度减少聚合物损失；环氧乙烷和紫外线灭菌对增粘剂和粘性聚合物比较可靠；而高压灭菌则更适合热稳定材料。
从研究结论和讨论部分来看，这项研究意义非凡。它详细揭示了不同灭菌方法和生物墨水成分之间的相互作用，为选择最佳生物墨水配方提供了有力依据。有了这些结论，科研人员就能确保生物墨水在保持材料稳定性、可打印性的同时，还能维持良好的生物相容性。这对于开发无菌、可靠的生物墨水，推动可扩展且符合监管要求的 3D 生物打印技术发展，有着不可估量的价值。它就像为 3D 生物打印技术照亮了前行的道路，让这项技术在未来的生物医学领域能够更加安全、高效地发挥作用，为无数患者带来新的希望。
