DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.118026
海藻酸盐和纳米纤维素是潜在的生物材料，可用作三维 (3D) 打印的生物墨水。本研究开发了海藻酸盐-纤维素纳米纤维 (A-CNF) 配方，其中 CNF 含量高达 5 wt%，并对其进行流变学表征以评估其可打印性。结果表明，CNF 含量低于 3 wt% 的配方没有表现出合适的特性来确保打印后的形状保真度。选定的 A-CNF 生物墨水被 3D 打印并冷冻干燥以获得多孔支架。进行了形态学和力学分析，表明 CNF 有助于加强支架并调节其孔隙率。通过将姜黄素添加到可印刷的 A-CNF 配方中来评估药物递送的适用性。加载姜黄素的生物墨水成功地以贴剂 3D 打印，体外释放测试表明，藻酸盐和 CNF 在姜黄素的稳定中起着重要作用，而 CNF 含量和支架的崩解对释放动力学至关重要。
图 1. 来自不同生物墨水配方的流变学数据：A) 作为剪切速率函数的稳态粘度。B) G'（实心符号）和 G''（空心符号）作为剪切应变的函数。C) G’（实心符号）和 G’’（空心符号）作为剪切应力的函数。D) 结构恢复测试。E) G’（实心符号）和 G’’（空心符号）作为频率的函数。F) 作为频率函数的 Tan δ 值。
图 2. 已开发的 A-CNF 生物墨水的 3D 打印狗骨和圆柱形样品的计算机辅助设计 (CAD) 模型和数字图像。
图 3. A-CNF 冻干支架的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。组成：A) A-CNF3，B) A-CNF4 和 C) A-CNF5。上图代表表面，下图代表横截面。
图 4. A-CNF3、A-CNF4 和 A-CNF5 冻干支架的压缩应力-应变曲线。
图 5. A) 溶胀度和 B) A-CNF 冻干支架的崩解率。
图 6. A-CNF 支架中的初步细胞行为。上半部分的图像代表在生长一周后在孔板中接种的 A-CNF 支架，随后通过共聚焦激光显微镜进行多层分析。向下图像代表对照和接种的 A-CNF3 支架，通过共聚焦激光显微镜在绿色荧光发射光谱中从基部到表面逐层获取。比例尺代表 100 μm。