用于骨细胞3D生物打印的木质纳米纤维素和生物活性玻璃改性明胶–海藻酸盐生物墨水

摘要 基于挤出的生物打印面临的一项挑战是寻找具有最佳生物学和物理化学特性的生物墨水。本研究旨在评估木质纤维素纳米纤维（CNF）和生物活性玻璃（BaG）对明胶–海藻酸盐生物墨水流变学性质以及包埋在这些墨水中的骨细胞初始反应的影响。CNF调节了水凝胶的流动行为，从而改善了其可打印性。通过SEM-EDX进行的化学表征和离子释放分析证实了水凝胶中BaG的反应活性。人成骨样细胞（Saos-2）在浇铸水凝胶中的存活率证实了该水凝胶具有良好的细胞相容性。在生物打印中，使用含细胞凝胶打印出4层结构，并用CaCl 2进行交联。在14 d内监测了细胞存活率、增殖和碱性磷酸酶活性（ALP）。在不含BaG的凝胶中，Saos-2细胞保持存活，但在存在BaG的情况下，存活率和增殖随着黏度的增加而下降。尽管如此，所有水凝胶中的ALP活性均呈持续增加趋势。使用具有临床相关性的细胞类型——人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）进行了进一步的生物打印实验。有趣的是，hBMSCs比Saos-2细胞更能耐受打印过程，且ALP表明BaG刺激了早期成骨分化倾向。在明胶–海藻酸盐生物墨水中添加CNF和BaG在骨组织工程应用中具有巨大的潜力。