聚合物纳米纤维在3D生物打印中的应用：未来潜力无限？

随着组织工程和再生医学的快速发展，3D 打印技术为构建复杂的生物组织结构提供了新的可能性。然而，为了评估打印组织的生长和功能，以及监测细胞在体内的反应，开发能够实时监测细胞活动的体外组织监测平台至关重要。本文将介绍几种基于纳米生物材料的 3D 打印体外组织监测平台，并展望未来的发展方向。

1. 基于透明质酸/明胶甲酯的纳米生物墨水用于体内组织监测

Jiang 等人开发了一种基于透明质酸/明胶甲酯纳米复合水凝胶的体外组织监测平台，并利用氧化铜纳米粒子模拟微绒毛结构，用于模拟食物引起的过敏反应。该平台可以模拟人体内肠道的微观结构，并实时监测巨噬细胞对过敏原的响应，从而为食品过敏的研究提供新的工具。

Agarwala 等人开发了一种由 AgNPs 和透明质酸/明胶甲酯纳米复合水凝胶组成的自由悬浮和柔性生物电子平台，并观察到该平台可以提供电刺激和细胞加热控制，同时提供绝缘，确保在潮湿环境中稳定。该平台可用于研究细胞对电刺激和温度变化的响应，以及开发智能生物传感器。

2. 基于藻酸盐/甲基纤维素和透明质酸的纳米生物墨水用于体内组织监测

Trampe 等人开发了一种基于藻酸盐/甲基纤维素和透明质酸纳米复合水凝胶的非侵入性策略，用于识别和量化临床相关尺寸的 3D 打印组织构建中的缺氧。该策略可以用于光学映射氧分布，为评估组织氧合状态提供新的方法。

3. 基于甲基丙烯酰化壳聚糖的纳米生物墨水用于体内组织监测

Sayyar 等人开发了一种由化学转换石墨烯 (CCG) 纳米片和甲基丙烯酰化壳聚糖复合水凝胶组成的纳米生物材料墨水，并制备了多层格子薄膜。CCG 的添加实现了生物降解导电基底的成功开发，并观察到该薄膜具有优异的机械强度。该平台可用于构建生物兼容性导电基底，用于细胞培养和生物传感器。

未来展望

尽管纳米复合材料在组织工程和再生医学方面具有巨大的潜力，但在其广泛应用之前，仍需解决几个挑战：

安全性问题: 需要仔细评估纳米生物材料和纳米生物墨水的生物相容性，并确定其长期影响。

3D 打印技术: 需要优化纳米生物墨水的打印条件，以解决打印过程中可能出现的喷嘴堵塞等问题。

组织特异性设计: 需要考虑纳米材料的组织特异性设计，以增强体外组织在混合系统中的功能。

未来，随着纳米材料和 3D 打印技术的不断发展，体外组织监测平台将变得更加多样化、智能化，并为组织工程和再生医学的研究和治疗提供更强大的工具。

参考文献

Yoon J, Han H, Jang J. Nanomaterials-incorporated hydrogels for 3D bioprinting technology. Nano Converg. 2023 Nov 15;10(1):52.