生物打印技术正在经历快速发展，而扩散基生物打印作为一种新兴策略，为制造更复杂和功能化的组织构建物提供了新的可能性。这种方法利用扩散原理，通过在不同区域之间扩散酶、交联剂或可交联聚合物来促进交联，从而实现多种材料的集成，并最终模拟天然组织中细胞与复杂细胞外基质（ECM）之间的相互作用。

扩散促进交联：构建多细胞组织构建物

扩散促进交联是利用扩散原理来促进不同区域之间的交联，从而实现多种材料的集成，并最终构建多细胞组织构建物。以下是几种常见的扩散促进交联策略：

细胞负载的凝胶atin-纤维蛋白生物墨水与牺牲血管墨水结合：在打印过程中，凝血酶和转谷氨酰胺酶会扩散到打印的墨水中，促进纤维蛋白原聚合为纤维蛋白，并逐渐交联凝胶atin，从而增强构建物的稳定性和强度。这种方法可以用来构建包含成纤维细胞、细胞负载的凝胶atin-纤维蛋白墨水和血管网络中的内皮细胞等多细胞组织构建物。

多种交联剂扩散实现多材料集成：可以将不同类型的生物聚合物混合在一起，并利用不同交联剂（如钙离子、氢氧化钠和转谷氨酰胺酶）的扩散来分别交联不同的生物聚合物，从而实现多种材料的集成。例如，可以将细胞负载的凝胶atin-纤维蛋白生物墨水与 Alginate 结合，并利用钙离子的扩散来交联 Alginate，从而构建具有不同机械性能和生物功能的组织构建物。

聚合酶联合（UNION）策略：实现多种材料与细胞兼容性

聚合酶联合（UNION）策略是一种利用小分子交联剂和生物正交偶联剂来实现多种材料与细胞兼容性的方法。该策略将小分子交联剂封装在支持浴中，并扩散到与互补生物正交基团偶联的生物墨水中。这种策略允许将多种材料集成到统一且连续的构建物中，并且与多种细胞类型兼容。

凝胶atin 和 HA：使用UNION策略将凝胶atin 和 HA 偶联在一起，可以构建具有不同机械性能和生物功能的组织构建物，并且与成纤维细胞和神经祖细胞兼容。

PEG 和 ELP：使用 UNION 策略将 PEG 和 ELP 偶联在一起，可以构建具有不同机械性能和生物功能的组织构建物，并且与角膜基质细胞和神经祖细胞兼容。

扩散可交联聚合物：动态构建多材料组织构建物

扩散可交联聚合物是一种利用可交联聚合物在培养过程中动态地生成多材料组织构建物的策略。例如，可以将两种不同的核心-壳微凝胶混合在一起，并利用光引发剂的扩散来分别交联不同的微凝胶，从而实现多种材料的集成。

核心-壳微凝胶：可以将两种不同的核心-壳微凝胶混合在一起，例如一种包含成纤维细胞的凝胶atin-纤维蛋白微凝胶，另一种包含内皮细胞的 HA 微凝胶。在培养过程中，光引发剂会扩散到微凝胶中，并激活光聚合反应，从而将两种微凝胶交联在一起，形成具有不同细胞类型的组织构建物。

光引发剂前驱体：可以将光引发剂前驱体（如光引发剂双马来酰亚胺）扩散到细胞或器官样体包含的 Matrigel 基质中。在培养过程中，光引发剂前驱体会被激活并交联微凝胶，从而形成具有不同机械性能和生物功能的组织构建物。

未来展望：扩散基生物打印技术的应用前景

构建多细胞组织构建物：利用扩散促进交联和 UNION 策略，可以构建包含多种细胞类型和组织类型的复杂组织构建物，用于研究疾病机制、药物筛选和组织工程。

构建可灌注结构：利用扩散可交联聚合物，可以构建具有不同孔径和形状的可灌注结构，用于研究血管、淋巴管和胃肠道等器官的生理功能。

个性化医疗：利用患者特定的数据和生物打印技术，可以制造个性化的组织构建物，用于治疗疾病和修复损伤。

参考文献

Cai B, et al. Diffusion-Based 3D Bioprinting Strategies. Adv Sci (Weinh). 2024 Feb;11(8):e2306470.