明膠甲基丙烯酰基（GelMA）水凝膠是一種具有可調諧特性的可見光交聯生物材料，已廣泛應用于組織工程。對于普通水凝膠中包載的細胞來說，由于缺乏血管網絡，其活性往往受到營養物質及氧氣濃度的影響，遠離凝膠表面的細胞在培養一定時間后會處于缺氧環境，這**降低了其存活幾率。當把載細胞水凝膠支架植入后，體內血管生成需要幾天到幾周的時間，在這一關鍵時間內，大多數移植細胞將在缺乏氧氣供應的情況下死亡。因此，向水凝膠中提供足夠的氧氣顯得尤為重要。一種可在細胞包載初期自發產生氧氣的GelMA基3D打印生物墨水。該體系通過向GelMA墨水中添加過氧化鈣（CPO）及過氧化氫酶以持續產生氧氣，提高了細胞的存活率。

墨水中氧氣產生機理：

過氧化鈣（CPO）分解為氧氣分兩步進行。**，CPO與水反應生成過氧化氫和氫氧化鈣，導致pH升高。隨后，過氧化氫分解為水和氧氣(圖1 A所示)。由于過氧化氫對細胞有毒性，所以加入過氧化氫酶使過氧化氫分解為氧氣。

流變與打印性能分析：

為了研究不同CPO加入量對GelMA生物墨水打印性能的影響，研究人員向10%的GelMA中加入了0.1%、0.5%、1%的CPO來制備釋放氧氣的生物墨水。如圖2A結果所示，當CPO添加量為0.5%時，墨水打印性能好。圖2B流變性能測試顯示，添加0.5% CPO的墨水其黏度高，可能是該墨水的pH值因CPO產生的氫氧根上升到GelMA等電點附近，使墨水黏度升高。CPO含量繼續升高后體系黏度反而下降，可打印性變差。

氧氣釋放與生物性能分析：

如圖3所示，不含CPO的水凝膠的氧氣含量為≈0%，而含有 CPO的水凝膠支架可持續釋放氧氣 7天。表明含有3D打印含CPO水凝膠支架能夠提供至少7天的有氧微環境。

檢測了CPO濃度0%、0.1%、0.5%和1%的GelMA支架中培養4天和7天的細胞活性。如圖4所示，將CPO濃度增加到1%時對成纖維細胞活性有負面影響。加入CPO可提高缺氧第4天和第7天的細胞存活率，與常氧水平相當。這意味著在GelMA生物墨水中使用CPO可以防止缺氧微環境的有害影響。

結果顯示，在生物墨水中添加CPO可以提高在低氧條件下孵育的打印支架細胞活力，這將有助于**缺血性疾病，例如心肌梗死。

圖5顯示了在低氧或常氧條件下含有0%或0.5% CPO的GelMA打印支架中心肌細胞活/死染色和相關的細胞活性定量。在具有0.5%CPO的支架中活細胞分布較為均勻。在孵育3、5和7天時，與不含CPO的支架相比，含有CPO的支架其活細胞數**增加。

西安齊岳生物是集化學科研和定制與一體的高科技化學公司,可以提供3D打印技術結合創新生物墨水材料，為打印出的細胞或組織提供更接近體內的生長環境，可應用于再生醫療和組織工程中心臟、皮膚、軟骨、骨骼等組織構建；以及體外檢測模型構建，來進行**代謝和篩選、化妝品檢測、生物材料研發和干細胞的體外分化等研究。

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以上內容來自小編zzj 2021.2.3