組織的呼吸：台灣科學家研發出用於器官列印的超多孔墨水

幾丁聚醣新型自組裝水膠：在極低濃度下實現穩定的 3D 列印

國立台灣大學的科學家研發出一種基於兩種幾丁聚醣衍生物（含沒食子醯基與硼酸基團）的動態水膠。這種材料形成了一種雙重自組裝網絡，使其能在僅 2 wt% 的濃度下穩定列印複雜的 3D 結構，這比大多數現有的生物墨水低了數倍。

在 Shan-hui Hsu 教授的帶領下，研究人員合成了兩種改質幾丁聚醣：CG（含沒食子醯基）和 CB（含硼酸）。當兩者混合時，它們會形成動態硼酸酯鍵，從而補充溶液中各個成分的物理自組裝。

流變學測量和小角 X 射線散射顯示，CG 和 CB 各自形成棒狀簇。它們在 CGB 水膠中的結合創造了一個具有增強短程有序性的緊湊分形網絡。這同時賦予了材料剪切稀化（shear-thinning）、快速自癒合能力以及足以在列印時不發生坍塌的機械強度。

該水膠對葡萄糖具有敏感性：硼酸酯鍵在糖的存在下會發生可逆斷裂，這為開發能對生物標誌物做出反應的「智能」結構鋪平了道路。同時，該材料完全基於幾丁聚醣——這是一種已被證實具有生物相容性、生物降解性和抗菌特性的天然多醣。

為什麼這對人類很重要：傳統的生物列印水膠通常需要高濃度的聚合物（5–20 wt%），這會阻礙營養物質和氧氣向結構內部細胞的擴散。新型 CGB 水膠在 2 wt% 的濃度下即可運作，同時保持高含水量和接近真實組織的多孔性。這簡化了複雜器官模型、血管網絡、皮膚等效物和植入物的創建。

潛在應用：

• 再生醫學與組織工程；
• 受葡萄糖水平控制的藥物遞送（適用於糖尿病）；
• 用於藥物測試的實驗室組織模型；
• 能對炎症做出反應的「智能」傷口敷料。

局限性：目前該工作僅展示了體外（in vitro）列印。在生物體內的長期穩定性、對細胞的影響（細胞毒性、增殖）以及大型結構列印的可擴展性仍需進一步研究。雖然對葡萄糖的敏感性很有用，但針對特定應用可能需要進行精確調整。

下一步計劃：作者計劃測試 CGB 水膠作為含活細胞的生物墨水，並研究其在模擬生理環境下的行為。下一步是優化配方以提高強度，並添加其他功能基團。

基於幾丁聚醣的水膠由於原料易得且具安全性，長期以來一直受到關注。新型雙重動態網絡解決了 3D 生物列印的一個關鍵問題——擠壓時的流動性與列印後穩定性之間的平衡。如果該技術能夠實現規模化，將有望顯著加速從實驗室原型向實際醫療產品的轉化。