用于Xolography的高细胞密度生物墨水设计：将折射率匹配与提高光反应性相结合

Bioxolography 能够实现高分辨率制造，构建具有复杂几何形状且负载细胞的组织工程结构。然而，与组织相关的细胞密度与高效双色体积打印所要求的光学透明性之间存在矛盾。在本研究中，我们将折射率（RI）匹配引入负载细胞的生物树脂体系，并采用碘克沙醇（iodixanol, IDX），从而扩展了 Bioxolography 的工具箱。值得注意的是，IDX 不仅提高了光学透明性，还增强了反应活性——这是 Xolography 所特有的现象。然而，过量的 IDX 会由于吸收增加和不希望发生的仅紫外光固化而损害双色效率，凸显了光学清晰度与光化学性能之间的核心权衡关系。沿等折射率线对树脂组成进行系统调控表明了 Bioxolography 的多功能性，其中 IDX 可增强聚合反应，而 4-羟基-TEMPO 则提供了具有生物相容性的抑制作用。通过优化组成和打印参数，获得了细胞密度最高可达 5×10 cells/mL 的 GelMA 水凝胶。负载细胞的打印结构实现了亚 100 m 的分辨率，并可构建通道和螺旋极小曲面等复杂几何结构。以骨骼肌组织为模型，我们通过展示细胞沿打印沟槽取向排列，以及形成以 MyoHC+ 染色和融合指数表征的成熟肌纤维，验证了折射率匹配的 Bioxolography 作为一种有前景的组织工程策略。通过整合物理、化学和生物学视角，本研究推动了 Xolography 在生物材料开发中的应用，并进一步巩固了其作为一种新兴体积式（生物）打印技术的地位。

Bioxolography能够实现高分辨率制造具有复杂几何结构的载细胞构建体，用于组织工程。然而，与组织相关的细胞密度与高效双色体积打印所需的光学透明性之间存在冲突。在本研究中，我们将折射率（RI）匹配策略引入载细胞生物树脂，并采用碘克沙醇（iodixanol，IDX），以扩展Bioxolography工具箱。值得注意的是，IDX不仅提高了光学透明性，还增强了反应活性——这一现象是Xolography所特有的。然而，过量IDX会因吸收增加及不期望的仅紫外光固化而损害双色效率，凸显了光学清晰度与光化学性能之间的核心权衡。沿等折射率线对树脂组成进行系统调控表明了Bioxolography的多样适用性，其中IDX促进聚合，而4-羟基-TEMPO则提供了具有生物相容性的抑制作用。通过优化组成和打印参数，我们获得了细胞密度高达5×10 cells/mL的GelMA水凝胶。载细胞打印结构实现了低于100 m的分辨率，并可构建通道和陀螺等复杂几何结构。以骨骼肌组织为模型，我们通过证明细胞沿打印沟槽发生取向排列，并形成以MyoHC+染色和融合指数为表征的成熟肌纤维，验证了折射率匹配Bioxolography作为一种有前景的组织工程策略。通过整合物理、化学和生物学视角，本研究推动了Xolography在生物材料开发中的发展，并进一步巩固了其作为一种新兴体积式（生物）打印技术的地位。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.03.729865v1?rss=1

🏷️ 生物打印 Xolography 生物墨水 折射率匹配 GelMA水凝胶 组织工程