大连理工大学生物工程学院科研团队在胶体凝胶生物墨水开发领域实现重大突破

近日，我校生物工程学院王华楠教授团队在领域TOP期刊《生物活性材料》（bioactivematerials）上发表题为“纳米结构GelMA胶体凝胶作为自由形态多模式3D打印生物墨水：传统GelMA聚合物墨水的更优替代品”（“Nanostructured GelMA colloidal gels as bioinks for freeform multi-mode 3D printing: better replacement for the classical GelMA polymeric inks”） 的研究论文。报道了一类由两性软GelMA纳米颗粒自组装组成的新型胶体凝胶生物墨水，与更传统的GelMA聚合物墨水相比，该墨水显示出显著提高的打印性能并扩展了对多种3D打印模式的适应性。该论文第一单位为大连理工大学生物工程学院，王华楠为论文通讯作者，第一作者为大连理工大学博士生王启帆和博士后陈楷文。

甲基丙烯酸明胶（GelMA）水凝胶因其对多种交联方案的适应性、理想的生物相容性和生物降解性以及易于化学功能化而被公认为一种广泛用于生物制造的天然聚合物。然而，在3D生物打印方面，由于溶胶-凝胶转变缓慢、机械强度不理想以及打印温度控制严格，GelMA的打印稳定性和准确性不尽如人意。因此该研究开发了具有纳米结构的GelMA胶体墨水能够在3D生物打印中更好的替代传统GelMA聚合物墨水，从而为3D打印技术从实验室到临床应用的转化奠定基础。

该研究开发的双交联GelMA胶体墨水，可用于组织模拟物的高效3D打印。由于存在可逆键和紫外引发的共价键，GelMA胶体油墨表现出优异的印刷适性、形状保真度、可广泛可调的机械性能、印刷温度稳健性，优于使用最广泛的GelMA聚合物凝胶油墨。此外，与传统的聚合物凝胶网络相比，纳米结构胶体网络还实现了简单的药物负载和缓释能力，提高了传质效率。更重要的是，GelMA胶体墨水在多种3D打印模式下解锁了自由形状，包括多墨水打印、嵌入式打印、原位打印，从而允许直接在生理状态甚至流血的伤口部位制造更复杂的组织模拟物。

近年来，王华楠团队在医工交叉领域取得了一系列研究成果。目前团队主要的研究方向之一是利用生物3D打印技术实现组织重建，以实现精准的组织修复和再生医学应用。此外，团队还积极探索了生物3D打印支架在不同疾病模型中的应用，包括但不限于血管病变、肺纤维化和骨损伤等，为这些疾病的治疗提供了新的思路和方法。通过这些研究，团队不仅推动了3D打印技术的发展，也为未来临床治疗提供了潜在的解决方案。该论文的发表得到了国家重点研发计划、国家自然科学金等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.07.010

来源：生物工程学院
编辑：王增强