随着近年疾病治疗的需求与医学研究的深入,生物3D打印技术在组织工程、药物筛选、体外的病理模型构建等领域受到了广泛的关注与研究。因为生物3D打印技术可以将细胞、材料、生物活性因子等结合在一起,利用增材制造的方式来构建具有良好生物活性的组织工程支架、病理或器官模型等。而在这制造过程之中,生物墨水的设计与开发就成为了重中之重。因为生物墨水不但要为细胞的生长提供适宜的微环境与功能化支撑,还要在打印过程中在不影响打印体结构分辨率和稳定性的同时保护细胞的存活。尽管目前已有研究在此方面做了大量的工作,开发了一系列的生物墨水,但是当前一般的生物墨水仍然存在使用过程繁琐,生物相容性不足等方面的问题。故而,研究一种易于混合使用、生物相容性良好、固化快速且温和无毒的生物墨水对于当前的医学工作有很实用的研究价值。在本课题之中,主要针对当前光固化3D打印中紫外光会造成潜在的细胞损伤、生物相容性不足、使用过程繁琐等问题,开发了一种基于可见光交联的、易于混合使用的、且生物相容性极佳的生物墨水材料。生物墨水主要由甲基丙烯酸酯化的透明质酸与脱细胞基质复合组成,实现了网格结构的打印,且实现了包载细胞的高存活率的同时,保证了包载细胞的良好的黏附与增殖的功能。首先,本研究中利用甲基丙烯酸酐与透明质酸反应,成功制备了取代度为41.37%的甲基丙烯酸酯化透明质酸。并利用酶处理法对椎间盘软骨进行脱细胞化处理,成功制备出了染色后无明显细胞核,残余DNA含量为16.62±3.1 ng/mg,胶原蛋白含量为660.4±5.338 ug/mg的脱细胞基质。其次,甲基丙烯酸化透明质酸和冻干的脱细胞基质粉末在5 min内溶解,形成预聚液,之后在可见光引发剂EosinY及其共引发剂TEOA、NVP的存在下,可以实现甲基丙烯酸酯化透明质酸/脱细胞基质复合水凝胶在515nm绿光照射下的快速成胶。在复合脱细胞基质之后,水凝胶的压缩强度与模量显著提高,3%甲基丙烯酸酯化透明质酸/1%脱细胞基质水凝胶的压缩强度为102.38±5.27 kPa,压缩模量为782±20.36 kPa。复合水凝胶随着脱细胞基质含量的增加,水凝胶的孔径和溶胀率都随之减小,表明了水凝胶两种成分之间的双网络结构的生成,同时网络间存在交联作用。复合水凝胶在包载MC3T3-E1细胞培养7天之后,包载的细胞仍然表现出95%以上的细胞存活率以及良好的3D形态。最后,MeHA/dECM复合水凝胶通过气动挤出式生物3D打印技术,实现了折线形状、蜗牛形状等二维图案化构建以及多层网格状结构打印;同时实现了包载MC3T3-E1细胞的生物3D打印过程。该生物墨水避免了打印过程的细胞损伤,打印完成后的细胞存活率接近100%,培养1天后,细胞依旧保持着接近100%的细胞存活率与良好的活力。综上所述,本研究制备的甲基丙烯酸酯化透明质酸/脱细胞基质复合水凝胶展现出了极其良好的细胞相容性,且制备的原料易于混合,方便使用,能够应用于生物3D打印领域。该复合生物墨水可以为体外疾病模型构建以及药物筛选模型构建提供新思路,且未来有望用于组织工程支架领域中。