2025年6月24日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所退行性中心阮长顺团队在Progress in Materials Science在线发表题为“Dynamic bioinks for tissue/organ bioprinting: Principle, challenge, and perspective”的综述论文。该综述详细讨论了包括课题组在内的动态生物墨水在生物打印领域的最新研究进展，并对该领域的未来发展及面临的挑战提出了新的见解和思考。阮长顺课题组聚焦于生物3D打印组织/器官工程的新材料、新技术及新策略交叉研究，前期研制了仿生细胞外基质(ECM)的系列动态生物墨水[Advanced Functional Materials, 2019; Advanced Functional Materials, 2024]，建立了多通道融合[The Innovation,2024]/变纤维打印技术[Nature Communications,2024a]，成功应用于骨[Nature Communications, 2024b, Advanced Functional Materials, 2025]、骨-软骨[Advanced Science, 2019]以及血管[Advanced Functional Materials, 2020]等组织/器官的仿生制造与再生修复研究。

生物打印能够迅速生成定制形状的组织/器官仿生结构，为组织工程与再生医学的发展开拓了全新领域。生物墨水对于推动生物打印技术的进步具有不可替代的关键作用。与传统的静态生物墨水相比，动态生物墨水具有可逆性的动态分子网络，能够模拟天然ECM，提供细胞活性和生长，从而促进生物打印类器官结构的成熟，在过去的十年中得到了广泛的关注和快速发展，故迫切需要对研究现状进行全面系统总结(图1)。

天然ECM是构成细胞外微环境的非细胞框架，主要由大分子复合物组成，包括蛋白质、多糖和脂质。除了为细胞提供物理支持外，ECM还赋予细胞外环境特定的机械特性。与传统的静态网络不同，动态生物墨水被设计成可以复制ECM的多功能特性。我们详细描述用于生物打印的动态生物墨水的分子设计原则，包括基于超分子的生物墨水和动态化学键。其中，动态生物墨水主要分为两类：超分子相互作用和可逆动态键。超分子生物墨水的作用力主要包括氢键作用、主-客体作用、静电作用、π-π堆积和疏水作用。基于动态键的生物墨水也得到了广泛的研究，包括可逆Diels-Alder键、希夫碱键、腙键、硼酸键、硫酯键和二硫键(图2)。

接着，文章详细介绍了动态生物墨水赋予生物打印技术的关键优势，包括可打印性、结构稳定性和细胞行为的调节。此外，当前研究的前沿探索集中在组织器官的成功制造上。研究团队指出，动态生物墨水在骨、皮肤、心脏和肝脏等组织的修复与制造方面已表现出良好的前景，这些成功案例为未来复杂器官打印和临床应用提供了宝贵经验和数据支持。

尽管已取得显著进展，动态生物墨水从实验室成功转化为临床应用仍面临诸多困难与挑战。论文最后对该领域的未来发展及面临的挑战提出了新的见解和思考(图3)。

中国科学院深圳先进技术研究院阮长顺研究员/天津大学刘文广教授为本论文的共同通讯作者，团队硕士研究生马铎为论文第一作者。课题组博士后刘娟、首席科学家吕维加教授为本工作出了重要贡献。该研究获得国家重点研发计划、深圳市医学研究、基金委重大计划、广东省自然科学、深圳市科技项目等多个基金的资助。

图1 动态生物墨水的定义和数据统计

图2 动态生物墨水的分子设计原理

图3 动态生物墨水临床转化的未来方向和挑战