對(duì)于普通水凝膠中包載的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，由于缺乏網(wǎng)絡(luò)，其活性往往受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及氧氣濃度的影響，遠(yuǎn)離凝膠表面的細(xì)胞在培養(yǎng)時(shí)間后會(huì)處于缺氧環(huán)境，這降低了其存活幾率。當(dāng)把載細(xì)胞水凝膠支架植入后，體內(nèi)生成需要幾天到幾周的時(shí)間，在這一關(guān)鍵時(shí)間內(nèi)，大多數(shù)移植細(xì)胞將在缺乏氧氣供應(yīng)的情況下死亡。因此，向水凝膠中提供足夠的氧氣顯得尤為重要。一種可在細(xì)胞包載初期自發(fā)產(chǎn)生氧氣的GelMA基3D打印生物墨水。該體系通過(guò)向GelMA墨水中添加過(guò)氧化鈣（CPO）及過(guò)氧化氫酶以持續(xù)產(chǎn)生氧氣，了細(xì)胞的存活率。明膠甲基丙烯?；?/font>GelMA）水凝膠是一種具有可調(diào)諧性質(zhì)的可見(jiàn)光交聯(lián)生物材料，已應(yīng)用于工程。

墨水中氧氣產(chǎn)生機(jī)理：

過(guò)氧化鈣（CPO）分解為氧氣分兩步進(jìn)行。，CPO與水反應(yīng)生成過(guò)氧化氫和氫氧化鈣，導(dǎo)致pH升高。隨后，過(guò)氧化氫分解為水和氧氣(圖1 A所示)。由于過(guò)氧化氫對(duì)細(xì)胞有性，所以加入過(guò)氧化氫酶使過(guò)氧化氫分解為氧氣。

流變與打印性能分析：

為了研究不同CPO加入量對(duì)GelMA生物墨水打印性能的影響，研究人員向10%的GelMA中加入了0.1%、0.5%、1%的CPO來(lái)制備釋放氧氣的生物墨水。如圖2A結(jié)果所示，當(dāng)CPO添加量為0.5%時(shí)，墨水打印性能好。圖2B流變性能測(cè)試顯示，添加0.5% CPO的墨水其黏度高，可能是該墨水的pH值因CPO產(chǎn)生的氫氧根上升到GelMA等電點(diǎn)附近，使墨水黏度升高。CPO含量繼續(xù)升高后體系黏度反而下降，可打印性變差。

檢測(cè)了CPO濃度0%、0.1%、0.5%和1%的GelMA支架中培養(yǎng)4天和7天的細(xì)胞活性。如圖4所示，將CPO濃度增加到1%時(shí)對(duì)成纖維細(xì)胞活性有負(fù)面影響。加入CPO可缺氧4天和7天的細(xì)胞存活率，與常氧水平相當(dāng)。這意味著在GelMA生物墨水中使用CPO可以缺氧微環(huán)境的有害影響。

結(jié)果顯示，在生物墨水中添加CPO可以在低氧條件下孵育的打印支架細(xì)胞活力，這將有助于缺血性，例如心肌梗死。

在低氧或常氧條件下含有0%或0.5% CPO的GelMA打印支架中心肌細(xì)胞活/死染色和相關(guān)的細(xì)胞活性定量。在具有0.5%CPO的支架中活細(xì)胞分布較為均勻。在孵育3、5和7天時(shí)，與不含CPO的支架相比，含有CPO的支架其活細(xì)胞數(shù)增加。

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