理想的用于生物3D打印的生物材料应与天然组织的机械，流体静力学，生物电和物理化学性质相匹配。然而，许多具有这些特性的材料在不改变其组成的情况下难以被打印出来。

针对这一问题，UCLA的 N. Annabi 教授团队近期在《 ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 》上发表文章《 Bioprinting of a cell-laden conductive hydrogel composite 》，成功开发了由GelMA和PEDOT：PSS组成的具有高生物相容性的导电水凝胶，该水凝胶保持了可调机械性能，具有杨氏模量范围从40-150 kPa，并可通过改变PEDOT：PSS的浓度调节材料的电导率。通过大鼠皮下植入样品的免疫荧光和H&E染色所示，水凝胶在体内降解而没有明显的炎症反应。同时，研究者利用悬浮打印的方法，提高了打印结构的复杂性和分辨率，未来，有望用于制造复杂的含细胞且导电的生物学结构体。

此研究所采用的材料交联原理

打印步骤

• 将含有RGD改性的GelMA溶液和PEDOT：PSS溶液混合制作导电水凝胶；
• 将其打印在含有Ca2+的低温悬浮胶中；
• GelMA会因为温度降低而形成物理凝胶，PEDOT：PSS会以为Ca2+形成物理凝胶；
• 光固化交联GelMA形成稳定的化学交联结构体。

GelMA+PEDOT： PSS导电水凝胶的悬浮打印工艺优化

用GelMA+PEDOT： PSS导电水凝胶悬浮打印复杂结构体及其生物学评价

实验成果

本研究成功利用悬浮打印了一个复杂的足球烯结构和左心室结构。打印的C2C12细胞保持了非常高的细胞存活率（>95%）,打印后第1天，细胞呈圆球态，打印后7天，可以看见C2C12细胞明显展开。

GelMA+PEDOT： PSS导电水凝胶的生物降解和生物相容性实验

通过动物体内植入实验证明，该水凝胶具有良好的降解速度，并且没有明显的炎症反应。植入56天后，该水凝胶和组织的界面已接近融合，不再清晰。与植入7天时形成鲜明对比，也可以观察到在植入56天后，组织的细胞已长入到水凝胶中，证明细胞迁移和向组织内生长的能力。

未来应用

该生物墨水未来可在应用以再生电活性组织为目的的细胞移植中。包括利用植入物的导电性在再生过程中改善了组织的生物电功能。 例如心脏祖细胞可以打印成模仿心脏纤维结构的图案，然后植入梗死的心脏组织中，利用水凝胶的导电性可能有助于心脏功能，而心脏祖细胞可以分化为成熟的心肌细胞并再生心肌组织。

参考文献

1 i Sani, E., Soucy, J. R., Corbet, C. C., Primbetova, A., Koppes, R. A., & Annabi, N. (2019). Bioprinting of a Cell-Laden Conductive Hydrogel Composite. ACS applied materials & interfaces, 11(34), 30518-30533.

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