【科研摘要】
最近， 以色列理工学院 Dror Seliktar 教授 团队 在《 A dvanced Functional Materials 》上发表题为 Injectability of Biosynthetic Hydrogels: Consideration for Minimally Invasive Surgical Procedures and 3D Bioprinting 的综述。 在设计用于细胞治疗的载体或开发新的生物墨水配方时，通常首选注射用水凝胶。 生物合成水凝胶是用混合设计策略制成的一类材料，在保持材料的生物活性的同时，有利于赋予可注射性。使这些凝胶通过特定的交联途径可注射所需的化学修饰可能具有挑战性，并且还使水凝胶对细胞不友好。
因此，在存在细胞的情况下，将生物合成水凝胶前体功能化以实现可注射性的大多数努力都试图在化学和生物功能性之间取得平衡，以便在解决可注射性设计挑战的同时保持细胞相容性。 因此，水凝胶交联策略已经发展为包括使用光引发的“喀哒”化学反应或生物正交反应，并具有快速凝胶化动力学，并且在与细胞相容的水凝胶系统一起工作时所需的细胞毒性降至最低。随着许多新的可注射生物合成材料的出现，它们在基于细胞的再生医学和生物打印中的影响也越来越明显。这篇综述涵盖了通过快速，细胞相容的物理或共价交联赋予生物合成聚合物可注射性的主要策略，以及在细胞疗法，组织再生和生物打印中使用所得可注射水凝胶的主要考虑因素。
【主图导读】
图1 常用水凝胶生物加工方法的插图。 生物合成水凝胶前体由生物和合成成分组成。可以为特定应用添加不同的部分，例如用于受控递送的药物。合并细胞以构建活组织替代物或用于局部细胞递送。液体形式的水凝胶可与原位凝胶技术（蓝色）一起使用，以直接给药。原位凝胶化可以通过物理交联机制（例如剪切稀化）或通过共价交联（例如光聚合）进行。水凝胶还可以通过乳化，微流体或超疏水表面预制为微水凝胶（绿色）。可以使用各种技术（红色）对水凝胶进行 3D打印以构建活组织。凝胶化可以通过剪切稀化后的固有自我修复，也可以通过外部触发的凝胶化来实现，在这 种情况下，生物墨水在局部沉积后就可以开始交联。液态水凝胶可以在印刷阶段或在支持凝胶浴中交联以保持形状。
图2 用于生物医学应用的 3D水凝胶细胞封装的示例。 A）使用微流控设备将人胰岛包裹在PEG-4MAL微凝胶中，随后将其用于移植后的免疫保护（比例尺：200 m）。B）体外药物筛选平台采用“人为”肿瘤，这些肿瘤是通过将肿瘤细胞包裹在PEG-纤维蛋白原水凝胶中而产生的。将肿瘤包埋在外部凝胶基质中，其参数设计为促进转移细胞（红色）优先于非转移细胞（绿色）侵入外部分选凝胶（比例尺：500 m）。C）使用具有不同形状和曲率的内皮细胞接种微通道对组织工程血管进行生物打印。印制的通道模仿用作血管移植物的不同形状的血管。荧光 珠（绿色）流过微通道，内皮细胞接种的构建体被 CD31（红色）和细胞核（蓝色）染色。
参考文献 ： doi.org/10.1002/adfm.202100628
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