摘要
挤出式生物打印技术是长期载人航天任务中实现自主医疗和生物制造的重要工具。然而，这项技术的应用取决于如何在不损害细胞功能的前提下将含有细胞的生物墨水运送到太空平台。在本研究中，我们提出了一种供应链解决方案，即分别运输细胞和无细胞生物材料墨水（细胞以-80°C的冷冻状态保存，而墨水则在4°C下保存），并在打印前几分钟再将它们混合成最终的生物墨水。通过抛物线飞行试验，包括从地面运输到飞行场、在波尔多由工作人员进行准备、在微重力环境下进行打印以及飞行后将样本送回德累斯顿培养等环节，我们对这种基于冷冻技术的生物墨水方法进行了验证。使用该生物墨水打印的人类皮肤成纤维细胞的存活率超过90%，与对照组相当。而用冷冻储存的生物墨水打印的细胞存活率则下降，到最后培养时已无法检测到细胞。我们的研究结果表明，通过冷冻技术将细胞与生物材料墨水分开处理，不仅可以保持细胞的生物功能，还能利用载人航天平台上的现有设施构建可扩展的生物墨水供应链。
1 引言
在地球上，3D生物打印技术已经是一种成熟且用途广泛的平台，广泛应用于医学、药物研发和生物技术领域 [1-3]。在临床前研究中，该技术已被成功用于创建包含自体细胞的患者特异性组织替代物，这些替代物可直接根据患者的影像数据设计。目前已有皮肤、软骨、骨骼和血管等组织的成功应用案例 [4-6]。在药物发现研究中，生物打印出的组织模型可通过批量制作相同的组织模型来进行高通量分析，从而高效地筛选潜在药物候选物，此外这类模型还可用于构建比传统2D细胞培养更符合生理特性的毒理学测试平台 [7, 8]。在生物技术领域，生物打印技术甚至可以将微藻、蓝细菌或细菌整合到所谓的工程化活性材料中，这些材料可应用于废水处理、生物传感器、生物活性分子生产以及功能性活性建筑材料等多个领域 [9-11]。
近年来，随着航天产业的快速发展，生物打印技术也变得越来越重要，因为它有望为实现相关目标发挥关键作用
