光点击胶原基生物树脂实现快速深槽打印技术及其在组织工程中的应用

这篇研究报道了基于光点击化学（photoclickable）的胶原（ColNB）生物树脂在深槽打印（DVP）技术中的突破性应用。通过引入碘克沙醇（iodixanol）作为折射率匹配剂，解决了细胞添加导致的光学不均匀性问题，实现了50 μm高分辨率和20 s/cm3的快速打印。研究对比了体层打印（tomographic）和丝状光打印（FLight）两种技术，前者可构建复杂三维结构（如血管网络），后者则通过自聚焦微丝引导细胞排列，成功制备出具有肌节结构（平均2.6 μm）的仿生肌肉-结缔组织界面模型。该工作为复杂组织移植物的生物制造提供了新方案。

　　

光点击胶原基生物树脂的开发与特性
研究团队通过羧酸酐（CA）在4°C、pH 9条件下对I型胶原进行降冰片烯（norbornene）功能化，获得不同取代度（0.481-2.25 mmol mg^-1）的ColNB。圆二色谱（CD）证实功能化后胶原仍保留220 nm特征峰，表明三重螺旋结构完整。添加22%碘克沙醇可暂时抑制中性pH下的物理凝胶化，同时将折射率（RI）匹配至1.37-1.375，显著减少细胞散射。光流变测试显示，含4臂聚乙二醇硫醇（4PEGSH）或硫醇化明胶（GelSH）的交联体系在405 nm光照下20秒内完成固化，模量达1 kPa（酸性条件）或200 Pa（中性条件）。

打印技术对比与优化
体层打印采用动态投影实现层状结构，正/负分辨率分别为220/275 μm（4PEGSH体系），但存在光剂量不均匀导致的中心线缺陷。FLight打印利用自聚焦效应形成1.8-15 μm直径的微丝，正分辨率提升至10-20 μm。机械测试表明，打印后初始模量为7.8 kPa（4PEGSH）和6.3 kPa（GelSH），24小时后因碘克沙醇释放降至3.6 kPa。多材料打印中，C2C12成肌细胞与3T3成纤维细胞（10⁶ cells mL^-1）共培养12天后，存活率>90%。

组织界面模型的生物仿生特性
FLight打印的肌肉区域表现出显著优势：肌管直径达28.4±7.8 μm（体层打印仅16.5±5.5 μm），肌球蛋白重链（MyHC）阳性区域占40%，并观察到2.68±0.2 μm规则肌节排列。共聚焦图像显示，过渡区存在梯度变化的α-辅肌动蛋白（SAA）表达，f-肌动蛋白取向分析表明90%纤维沿微丝方向排列（±10°）。相比之下，体层打印的肌管因缺乏定向引导而呈现随机取向。

未来展望与转化潜力
该技术可扩展至II型胶原或脱细胞基质（dECM）功能化，其无动物成分的配方符合FDA对临床前试验的新规。研究团队已初步验证肌肉dECM-NB的打印可行性，其天然生长因子组成有望进一步提升组织成熟度。通过结合两种打印技术，未来或可实现兼具复杂结构和仿生微架构的血管化组织构建。