综述：数字光处理生物打印：生物墨水创新及其在组织和器官再生中的应用

《Journal of Biological Engineering》：Digital light processing bioprinting: bioink innovations and applications in tissue and organ regeneration

　　

摘要

与挤出法和喷墨法相比，数字光处理（DLP）生物打印技术具有更高的空间分辨率、更快的打印速度，以及更温和的细胞处理方式。通过投影光图案实现逐层光聚合，DLP技术能够精确控制微观结构，因此非常适合用于制造特定组织和器官的构造体。然而，DLP生物打印技术的真正潜力不仅取决于光学精度，还取决于光固化生物墨水的研发，这类墨水能将光驱动的制造过程转化为具有生物学意义的成果。近年来，生物墨水研发方面取得了显著进展，包括甲基丙烯酸化天然聚合物、去细胞化细胞外基质衍生的水凝胶、混合纳米复合材料以及含有细胞的配方等，这些都有助于拓展生物制造的技术范围。这些材料能够制造出在结构和生化复杂性方面都与天然组织极为相似的构造体，如角膜、软骨、肝脏和骨骼肌等。此外，通过调节光吸收剂、调整流变特性以及采用双重交联机制等方法，进一步提升了打印精度和细胞的相容性。尽管取得了这些进展，但仍然存在一些阻碍其临床应用的障碍，比如血管化程度不足、可扩展性差以及功能持续时间不够长等问题。本综述深入探讨了DLP生物打印技术中生物墨水设计理念如何重新定义基于光的工程技术与生物功能之间的界面。同时，我们还分析了具有刺激响应性和能够指导细胞行为的生物墨水的最新发展趋势，为如何将实验室创新成果转化为具有临床应用价值的组织再生技术提供了思路。