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生物印刷研究人员一致认为，“可印刷性”是生物墨水发展的关键特征，但该术语的含义或实验测量其的最佳方法都尚未建立。此外，关于确定生物墨水可印刷性的潜在机制知之甚少。对这些机制的透彻了解是新生物墨水有意设计的关键。可印刷性域定义为生物墨水要求，这些要求是生物印刷所特有的，并且发生在印刷过程中。

美国威克森林再生医学研究所SangJinLee教授团队在《ChemicalReviews》综述了‘‘PhysicalandChemicalFactorsInfluencingthePrintabilityofHydrogelbasedExtrusionBioinks’’一文。对可印刷性的不同方面以及影响它们的因素进行了回顾。

1.简介

生物工程改造人体各种组织或器官的能力是现代研究和医学领域极力追求的目标。组织工程策略利用细胞，信号分子和生物材料来产生最终的组织样产物。尽管利用这些策略已显示出相当大的成功和随时间的改进，但对个性化，大规模，可植入组织构造的需求不断增加。未来的关键是将要利用的制造工艺。制造过程决定了可使用的材料，可以创建的架构以及最终产品的时间和成本。

2.2适印性指标

可挤出性只是指生物墨水可以通过小直径喷嘴挤出的容易程度，从而影响总处理时间和细胞活力（图1A）。其他人使用挤出压力作为可挤出性的量度。这既可以是达到指定流速所需的压力，无论给定压力是否能够实现流量，或者可以是导致系统中流量的最小压力。关于生物墨水可挤出性的更复杂的度量涉及流变学度量，例如剪切速率-粘度关系和幂律常数，将在后面的部分中进行介绍。

图1.不同方面可印刷性。

细丝类型可以很容易地定性确定。几位研究人员通过将生物油墨挤出到空气中，而不是在基材上进行测试，并将挤出材料的形状分为液滴或细丝（图1B）。形成细丝的生物油墨可以通过细丝是光滑的还是细丝来进一步分类。正如其他一些研究人员所观察到的，沉积后不均匀的细丝可以更容易地被识别。但是，灯丝类型最有效的度量是定量的。沉积之后，可以由长丝制成各种尺寸，包括相对于理想正方形的方孔的周长，相对于直线的单根长丝的周长以及长丝宽度的可变性。

生物墨水的形状保真度通常以单根细丝的宽度和/或高度来衡量（图1C）。尽管易于评估，但该措施极易受到沉积的材料数量，以及与表面基材相互作用的影响。已经以多种方式测量了打印精度。其中一些措施与形状保真度的措施非常相似（图1D）。关键区别在于，打印精度测量结果将比较不同打印条件下的常见生物墨水，而形状保真度测量结果将比较常见打印条件下的不同生物墨水。

3.印刷结果与流变性质之间的关系

流变学是研究物质流的物理学分支。它已被证明对生物墨水的开发非常有用，并且有几种流变学测试可应用于生物印刷。大多数水凝胶表现出非牛顿行为。这种特性通常通过扫频来测量，其中材料在一定频率或剪切速率范围内以恒定应变进行测试（图2A）。

图2.与生物墨水可印刷性相关的常见流变学指标。

4.打印结果与工艺参数之间的关系

4.2通过工艺参数改善可印刷性

受工艺参数影响的主要研究可印刷性措施包括线宽和线高（图4）。这种区别来自报告文献中仅定量的评估；定性评估未包括在图4中。但是，对这些发现进行了定性总结，因为诸如不同材料之类的因素造成了结果的显着差异。不管材料特性在不同的挤出印刷系统中发挥的作用如何，趋势都是普遍的。

图4.可印刷性度量与工艺参数之间的关系，以控制线宽和线高（横截面几何形状）。

5.物理相互作用

5.1氢键

氢键是非共价动态相互作用，其中连接到负电性原子（例如氧，氮和氟）的氢原子与其他邻位负电性原子形成部分分子间键合相互作用。

5.1.1基于酚类化合物的相互作用

Shin等报道了在存在富含没食子醇的交联剂寡表没食子儿茶素没食子酸酯（OEGCG）的情况下，与没食子酸酯结合的透明质酸（HA-Ga）的快速自发凝胶化的现象（图5A）。水凝胶形成的主要驱动力是多重的胆甾醇与胆甾醇和氢氧根之间的氢键相互作用（图5B）。

图5.（A）制备HA-Ga/OEGCG的富含胆醇，剪切稀化的水凝胶的示意图。（B）建议的在加洛尔-加洛尔部分和加洛尔-HA骨架之间形成多个氢键（红色虚线）。

5.2主体-客体互动

Xu等开发了一种通过β-CD-金刚烷（Ad）主体-客体相互作用形成的自组装导电水凝胶。通过3,4-乙撑二氧噻吩的氧化聚合反应合成导电聚合物（PEDOT：S-Alg-Ad）（EDOT）在金刚烷基改性的硫酸化藻酸盐（S-Alg-Ad）存在下（图7A）。

在流变学检查中，水凝胶的粘度随剪切速率的增加而降低，表明它们表现出剪切稀化行为（图7C），可以通过水凝胶组成对其进行调节。这种特性使这种水凝胶可以轻松地包裹细胞，并可以注射形成3D构建体。而且，当去除所施加的应变时，该水凝胶可以通过多个循环（GG）快速回收（图7D）。该水凝胶表现出优异的自修复性能。当两个分开的水凝胶块紧密接触时，间隙迅速消失，在60s内经历了完全的自愈（图7E）。

图7.（A）PEDOT：S-Alg-Ad聚合物的合成方案。（B）利用客客复合物形成动态交联的示意图。（C）连续流动实验，显示了不同主体-客体导电水凝胶的剪切应力（实心符号）和粘度（空心符号）。（D）当交替阶跃应变从1％切换到％时，导电水凝胶的自愈特性。

6.动态共价键

尽管物理上可交联的水凝胶在微挤压生物打印方面具有许多优势，但基于水凝胶的打印结构的机械稳定性通常很低，并且这种弱的抗变形性通常需要后处理才能稳定3D组织结构。

6.1亚胺键

席夫碱的形成通常通过伯胺和醛之间的反应在温和的生理条件下产生亚胺键而发生。

6.2腙键

已知亚胺键易于水解，这在维持水凝胶的体内结构和机械稳定性方面可被认为是弱点。腙键与亚胺键紧密相关，是由醛和酰肼之间的反应形成的，与亚胺相比，展示了水解稳定性更高。腙形成是基于“点击反应”，并且已经被广泛追求以形成具有动态交联网络的各种水凝胶。

图14.（A）双交联的HA-az-F水凝胶。（B）在4–60°C的温度范围内，以1Hz的频率进行温度扫描测试的水凝胶）。（C）粘度与剪切速率的关系。（D）在1Hz下从连续阶跃应变测量（1％→％→1％）得到的Gel3的G和G。（E）自我修复过程的照片。

7.纳米复合水凝胶

另一类重点