湖南大学Biomaterials：仿生电活性生物墨水—无填料DLP打印重建软骨电生理微环境

背景：三维生物打印技术，特别是数字光处理（DLP）打印，在组织工程中具有高分辨率和快速成型的优势，但现有生物墨水多侧重于模拟细胞外基质的力学和生化特性，忽视了生物电信号在组织再生中的关键作用。传统的导电生物材料通过添加填料实现电活性，但这些填料可能引发生物相容性问题和光散射，影响DLP打印效果。研究目的：湖南大学团队开发了一种无填料、本征电活性的季铵化-甲基丙烯酰化酪蛋白（QCMA）生物墨水，旨在重建软骨电生理微环境，解决现有生物墨水缺乏电活性和DLP打印适配性差的挑战。结论：QCMA生物墨水具有高光学透明度（>90%）、优异的DLP打印精度（>95%）和良好的生物相容性。其正电荷表面促进软骨细胞粘附、迁移和募集，同时具有广谱抗菌活性。在150 mV/mm脉冲电场刺激下，QCMA水凝胶通过激活MAPK信号通路，显著增强软骨细胞增殖、迁移和软骨形成标志物（如ACAN、SOX9、COL2A1）的表达，促进软骨基质沉积。在大鼠骨软骨缺损模型中，QCMA植入降低了缺损区域阻抗并恢复电压，上调连接蛋白Cx43表达，增强细胞间通讯，显著改善了软骨修复效果。该研究为开发通过调控电生理微环境促进组织再生的生物墨水提供了新策略。