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图 1. Sil-MA制备的原理图。A：甲基丙烯酸甘油酯改性丝素蛋白的化学原理示意图；B：改性丝素蛋白的实验步骤。 图 2. Sil-MA凝胶化程度主要依赖于甲基丙烯酸化的程度。A，B：丝素蛋白和不同程度甲基丙烯酸化的丝素蛋白的红外光谱（A）和核磁扫描结果（B）；C：不同程度甲基丙烯酸化的丝素蛋白水凝胶的扫描电镜图，标尺=100µm；D：光引发剂LAP引发Sil-MA聚合形成凝胶的过程及通过数字光处理（DLP）3D打印获得的Sil-MA凝胶的结构示意图。 图 3. Sil-MA凝胶的理化性能。A：以Sil-MA为原料进行DLP打印的过程； B：不同应变下，不同浓度的Sil-MA凝胶的压缩模量，*p<>， **p<>；C，D：给予Sil-MA凝胶一个7kg的重压3min后移除该重压（D），不同浓度的凝胶的应力-应变曲线（C）；E：50%应变时，不同浓度的凝胶的弹性模量；F：不同浓度的凝胶的弹性应力-应变曲线；G：3D打印的凝胶薄膜通过缝合形成管状结构；H：DLP打印的Sil-MA气管与狗的气管进行吻合，标尺=1cm；I-L：Sil-MA的溶胀性能，包括Sil-MA粉末的吸水率（I）以及3D打印产品在超纯水（J）、培养基（K）、pH7.4的PBS（L）中的体积膨胀比例。 图 4. Sil-MA凝胶的流变学性能。不同浓度的凝胶的振幅扫描（A，B）和频率扫描（C，D）结果及光引发剂引发Sil-MA凝胶聚合的过程中储能模量的变化（E，F）；黑色、蓝色、橙色分别代表浓度为10%、20%、30%的Sil-MA凝胶。 图 5. 30%的Sil-MA凝胶用于DLP打印。3D打印的多孔埃菲尔铁塔模型、大脑、人工耳、气管、心脏、人工肺、血管。 图 6. Sil-MA凝胶的生物相容性。A：细胞在3D打印支架上培养14天后，活/死细胞染色结果，标尺=500µm；B：细胞在3D打印支架上14天后，CCK-8结果；C-F：细胞在不同形状的支架上的分布情况，标尺=1mm。 图 7. 人软骨细胞种植在Sil-MA3D打印支架上用于体外构造组织工程软骨的组织学结果，标尺分别为1mm（×4），500µm（×10）。
综上所述，通过甲基丙烯酸改性的丝素蛋白是一种可打印性能高、力学性能可控、生物相容性良好的生物墨水，将有望用于打印高精度、高复杂度的组织和器官。
文献来源：Kim SH, Yeon YK, Lee JM, et al. Precisely printable and biocompatible silk fibroinbioink for digital light processing 3D printing. Nat Commun. 2018; 9(1): 1620. doi: 10.1038/s41467-018-03759-y. |
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