湖南大學：一種可用于3D生物打印的抗菌ε-聚賴氨酸衍生生物墨水

憑借其個性化定制的優勢，3D生物打印受到了組織工程研究人員的廣泛關注。生物墨水在打印過程中起著保護細胞，并在打印后提供促進細胞生長和組織再生的支架的作用。此外，不同的3D生物打印方法需要具有不同特性的生物墨水。然而目前用于3D生物打印的生物墨水是不足的，這限制了3D生物打印在組織工程中的應用。另一方面，細菌感染嚴重威脅著3D生物打印及后續組織工程技術的實現，并可能導致移植物植入失敗和術后嚴重并發癥。因此，引入一種具有固有抗菌特性的新型生物墨水用于組織工程，將促進3D生物打印在組織工程中的發展。

近日，湖南大學劉海蓉教授課題組提出了一種新型可用于3D生物打印的抗菌ε-聚賴氨酸衍生生物墨水。體外抗菌實驗表明，基于ε-聚賴氨酸的水凝膠對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有較強抗菌性能。通過使用面投影微立體光刻技術（nanoArch S140, 摩方精密），該研究成功打印了不同形狀的高保真載軟骨細胞水凝膠。在體內異位成軟骨實驗中，載細胞水凝膠經過4周培養形成了軟骨樣組織。

總的來說，此項研究提出了一種很有前景的3D生物打印抗菌生物墨水，為3D生物打印在組織工程中的應用提供了一個新的選擇。相關論文在線發表在《Journal of  Materials Chemistry B》，湖南大學何亞輝為本文第一作者，劉海蓉、周征為通訊作者，韓曉筱課題組為本文3D生物打印提供了支持。

圖1 (a)EPLGMA-H水凝膠制備工藝示意圖。(b)EPLGMA-1、EPLGMA-2和EPLGMA-3在D₂O中的¹H NMR譜。(c)藍光照射后的EPLGMAs凝膠化照片。(d)EPLGMA-H凝膠過程的動態實時流變學分析。

圖2 大腸桿菌和金黃色葡萄球菌分別與PBS、EPLGMA-1H、EPLGMA-2H、EPLGMA-3H共混后的(a)生長情況，(b)細菌存活率，(c)活/死細菌染色照片。

圖3 (a-c)3D生物打印制備的細胞負載EPLGMA-3H的3種不同形狀的俯視圖。(d-i)3D生物打印載細胞EPLGMA-3H培養3天后的活細胞照片，(g-i)分別為(d-f)的放大照片。