综述：组织工程中肌肉骨骼界面的3D生物打印方法

这篇综述系统探讨了3D生物打印（3DBP）技术在肌肉骨骼界面组织工程中的应用挑战与突破。文章聚焦肌腱-骨、肌肉-肌腱、软骨-骨等梯度结构界面的仿生构建，详细分析了喷墨（inkjet）、挤出（extrusion）、激光辅助（laser-assisted）和光固化（stereolithography）等生物打印技术的机制与局限，并强调新型生物墨水（如脱细胞基质dECM）和梯度支架的创新价值，为再生医学提供前瞻性视角。

　　

解剖异质性结构

人体组织如肌腱-骨、肌肉-肌腱等界面呈现独特的梯度结构，其生化成分、力学特性及细胞分布呈渐进式变化。例如，肌腱-骨连接处（enthesis）通过纤维软骨过渡区实现软硬组织应力传递，这种精密结构易因生物力学失配而损伤，成为组织工程修复难点。

3D生物打印技术核心

主流生物打印技术中，挤出式打印（extrusion）因高细胞存活率适用于大体积构建，而光固化（SLA）能实现20 μm级分辨率。激光辅助（LAB）技术则擅长单细胞精度定位，但设备成本高昂。最新研究通过多喷头系统同步打印不同生物墨水（如含羟基磷灰石HA的硬质墨水与胶原基软质墨水），成功模拟肌腱-骨界面的力学梯度。

生物墨水创新

脱细胞细胞外基质（dECM）生物墨水成为研究热点，其保留天然组织的生长因子（如TGF-β₃）和力学线索。团队开发的双相dECM墨水——肌腱相（高胶原I）与骨相（高矿化度）——在小鼠模型中促进界面区新生纤维软骨形成，拉伸强度达天然组织的78%。

挑战与突破

当前瓶颈在于血管网络整合：微流控辅助打印技术尝试在支架内构建直径50-200 μm的仿生血管，但营养渗透深度仍局限在1.5 mm。最新梯度水凝胶系统通过光触发交联，实现软骨层（压缩模量0.5 MPa）到骨层（2.3 GPa）的连续过渡，接近天然 osteochondral 界面性能。

未来方向

下一代技术聚焦多尺度打印：宏观尺度保证力学支撑，微观尺度（<10 μm）调控细胞定向排列。智能生物墨水如温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺（pNIPAM）可实现4D打印，在体温下自发折叠成仿生肌肉-肌腱三维褶皱结构。

结论

3D生物打印已实现从“形似”到“神似”的跨越，但功能化整合仍需突破血管化、神经支配等瓶颈。随着高分辨率（<1 μm）生物打印机和机器学习辅助设计的进步，个性化肌肉骨骼界面再生即将进入临床转化快车道。