可定制性能的合成聚脲生物墨水新平台及其在骨骼肌组织工程中的应用

本刊推荐：本研究创新性地开发了一种基于聚脲化学的光固化合成生物墨水平台（PUMA），通过可见光（λ=405 nm）交联技术，成功实现了对生物墨水流变特性、机械强度和细胞相容性的精准调控。该材料突破现有天然生物墨水（如GelMA）的局限性，为骨骼肌等承重组织的3D生物打印提供了可定制化解决方案，在组织工程领域具有重要应用前景。

　　

Highlight

材料

六亚甲基二异氰酸酯（HDI，纯度＞99.5%）购自Acro Organics。胺封端聚环氧乙烷（PEO）低聚物（Jeffamine ED系列）由亨斯曼公司惠赠，其通用结构见图S1。通过端基滴定测得ED-600、ED-900和ED-2003的数均分子量分别为640、950和2100 g/mol。马来酸酐（MA）、三乙醇胺（TEA）和1-乙烯基-2-吡咯烷酮等试剂均按原样使用。

PUMA合成

生物墨水是水溶性、可3D打印、可交联、生物相容且可降解的聚合物材料，能在打印前负载活细胞、生化因子等成分，以模拟组织工程中细胞生长与增殖的自然微环境。当前大多数研究用生物墨水源于动植物天然聚合物（如明胶、胶原蛋白、透明质酸等），需经甲基丙烯酰化修饰获得光交联能力。本研究通过两步法合成具有马来酰胺端基的聚脲基生物墨水（PUMA），其软段为不同分子量的PEG，硬段由二异氰酸酯及链延伸剂（二醇或二胺）构成，通过调节PEO分子量、异氰酸酯结构及重复单元数，可精准调控墨水粘度、流变性、机械强度与交联密度。

结论

本研究开发并全面评估了新型马来酰胺封端聚脲合成生物墨水（PUMA），其可调节的理化与生物学特性特别适用于骨骼肌组织工程。该平台通过两步法合成，展现出可调流变行为、光引发交联、机械鲁棒性、生物相容性与可降解性等关键优势，为高级生物制造提供了创新解决方案。

CRediT作者贡献声明

Isil Yazgan: 调研、形式分析、数据整理。Ipek Atay: 调研、形式分析。Seyda G?kyer: 调研、形式分析。Cem Bayram: 调研、数据整理。Pinar Yilg?r: 文稿撰写与修订、监督、项目管理、方法论、资金获取、形式分析、数据整理。Iskender Yilgor: 文稿撰写与修订、监督、项目管理、调研、概念化。

利益冲突声明

我们感谢土耳其科学与技术研究委员会（TUBITAK，项目号20AG003）提供的资金支持。本研究已申请专利。

致谢

我们感谢土耳其科学与技术研究委员会（TUBITAK，项目号20AG003）提供的资金支持。