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嵌入式挤出打印可用于加工富含胶原的生物墨水，但其低黏度和缓慢的原纤维形成过程会损害打印保真度及沉积后的稳定性。本研究开发了一种胶原原纤维诱导支撑浴（FIB），将嵌入式打印所需的机械支撑与诱导胶原组装的生化作用相结合。我们将微纤化或纳米纤化纤维素加入原纤维诱导缓冲液中，并在 37 ℃ 下对不同配方的流变特性和光学透明度进行筛选。随后，通过以 10–20 mm/s 的速度打印 1% 和 5%（w/v）的关节软骨源细胞外基质（ECM）墨水，对筛选出的 FIB 进行评估，并与仅含纤维素的对照支撑浴进行比较。FIB 呈现屈服应力、剪切变稀及快速恢复特性，能够支持可重复的丝状结构沉积。与对照支撑浴不同，FIB 在稳定化后可实现完整构建体的取出，并促进打印丝条内部形成胶原原纤维。扫描电子显微镜显示，具有 D 周期带纹的胶原原纤维优先沿沉积方向排列，主要取向峰位于 ±10–15° 范围内。该平台可用于制备 15 × 15 × 1.5 mm 的薄片和 6 × 6 × 6 mm 的支架，且其宏观尺寸在处理后得以保留。由 5% ECM 墨水制备的构建体，其斜坡模量和松弛模量约为由 1% ECM 墨水制备的构建体的四倍。两种配方的提取液在 24 h 或 72 h 后均未导致可检测到的细胞代谢活性下降。接种于打印薄片上的间充质干/基质细胞（MSCs）至第 3 天时明显伸长并呈现排列，其中约 80% 的细胞长宽比超过 1.5，显著高于。细胞接种于浇铸的ECM对照样品上，其与丝材打印方向的平均偏差约为9°。这些发现表明，FIB可作为一种生物活性支撑浴，将嵌入式打印性与胶原原纤维生成相结合，从而实现可回收的富胶原构建体；其排列有序的纤维结构能够引导早期细胞组织化。
嵌入式挤出打印可用于加工富含胶原的生物墨水，但其低黏度和缓慢的原纤维形成过程会损害打印保真度及沉积后的稳定性。本研究开发了一种胶原原纤维诱导支撑浴（FIB），将嵌入式打印所需的机械支撑与诱导胶原组装的生化作用相结合。我们将微纤化或纳米纤化纤维素加入原纤维诱导缓冲液中，并在 37 ℃ 下对不同配方的流变特性和光学透明度进行筛选。随后，通过以 10–20 mm/s 的速度打印 1% 和 5%（w/v）的关节软骨源细胞外基质（ECM）墨水，对筛选出的 FIB 进行评估，并与仅含纤维素的对照支撑浴进行比较。FIB 呈现屈服应力、剪切变稀及快速恢复特性，能够支持可重复的丝状结构沉积。与对照支撑浴不同，FIB 在稳定化后可实现完整构建体的取出，并促进打印丝条内部形成胶原原纤维。扫描电子显微镜显示，具有 D 周期带纹的胶原原纤维优先沿沉积方向排列，主要取向峰位于 ±10–15° 范围内。该平台可用于制备 15 × 15 × 1.5 mm 的薄片和 6 × 6 × 6 mm 的支架，且其宏观尺寸在处理后得以保留。由 5% ECM 墨水制备的构建体，其斜坡模量和松弛模量约为由 1% ECM 墨水制备的构建体的四倍。两种配方的提取液在 24 h 或 72 h 后均未导致可检测到的细胞代谢活性下降。接种于打印薄片上的间充质干/基质细胞（MSCs）至第 3 天时明显伸长并呈现排列，其中约 80% 的细胞长宽比超过 1.5，显著高于。
细胞接种于浇铸成型的 ECM 对照样品上，其与丝状物打印方向的平均偏差约为 9°。这些发现表明，FIB 是一种具有生物活性的支撑浴，能够将嵌入式打印能力与胶原纤维形成相结合，从而实现可回收的富含胶原构建体，并形成可引导早期细胞组织排列的定向纤维状结构。
作者声明不存在利益冲突。
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关键词：嵌入式三维打印 · 胶原原纤维 · 诱导支撑浴 · 细胞外基质生物墨水 · 组织工程
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.30.748057v1?rss=1