在組織工程與再生醫學領域，長期保存具備復雜結構與功能的細胞-生物材料構建體，并滿足臨床“按需使用”的核心需求，一直是亟待突破的關鍵難題。常規細胞冷凍保存技術易受冰晶損傷、冷凍保護劑毒性影響，導致細胞活性與功能大幅下降，且復蘇后細胞需重新培養才能恢復黏附形態，無法直接用于活性組織構建，嚴重限制了工程化組織的臨床應用效率。
2026年2月，中國科學院動物研究所顧奇研究員團隊創新性開發出集成冷凍保存功能的雙相生物墨水系統 - CAMP（冷凍保存用于黏附與維持打印），成功打通細胞冷凍保存與生物制造的無縫銜接通道，為“現貨型”工程化組織制備提供全新策略。
相關工作以Cryopreservative Bioink Enables Direct Bioprinting of Adherent Cells為題發表在國際頂級材料學期刊《Advanced Materials》上。
圖1 CAMP（冷凍保存用于黏附與維持打印）系統工作流程。細胞在凹面透明質酸微載體上培養并伸展，隨后被封裝于具有冷凍保護功能的氧化甲基丙烯酸化海藻酸鈉/明膠基質中，于液氮中儲存。需要時解凍，可直接進行擠出打印或注射治療。
CAMP 系統作為雙相生物墨水平臺，由兩大核心結構協同構成：細胞微載體相采用團隊自主研發的凹陷透明質酸微載體，可支撐間充質干細胞等細胞高效黏附、鋪展與增殖，讓細胞預先形成貼近生理狀態的伸展形態；冷凍保護基質相則以氧化甲基丙烯酸化海藻酸鈉/明膠復合水凝膠為核心，依托分子間氫鍵束縛水分子，在冷凍-復蘇全程有效抑制冰晶重結晶，為細胞提供全方位物理保護。該系統突破多項傳統技術瓶頸，展現出卓越的綜合性能：全程無需使用二甲基亞砜（DMSO）等有毒化學冷凍保護劑，液氮凍存后細胞存活率仍可達約80%；區別于常規細胞墨水凍存后細胞變圓的缺陷，CAMP 中的細胞復蘇后可完整保留黏著斑與伸展細胞骨架結構，維持生理黏附形態；同時具備優異的剪切稀化與自愈合流變特性，4–8 ℃條件下可直接完成擠出式3D生物打印，并通過光交聯快速固化成型。研究還揭示，CAMP 中保持伸展狀態的細胞，黏著斑激酶磷酸化水平升高，可激活促存活信號通路、抑制凋亡相關 JNK 通路，從分子層面增強細胞抗凍存應激能力。
圖2 CAMP適用于多種細胞冷凍保存
此外，CAMP 的冰晶重結晶抑制活性顯著優于常規冷凍保護液，在大鼠股骨缺損修復實驗中，凍存后的 CAMP 構建體植入體內3個月，MicroCT 結果清晰顯示骨缺損得到有效修復，驗證了其優異的體內再生效果。
圖3 CAMP應用于骨缺損治療。凍存的CAMP構建體植入大鼠股骨遠端缺損處3個月后，Micro CT顯示骨缺損得到有效修復。
這項研究實現了“細胞擴增與黏附—長期深低溫保存—按需生物打印/移植”全流程整合，徹底解決了活性移植物保存與使用的時效性痛點，為臨床緊急需求提供可長期儲存、隨時取用的 “現貨型” 組織工程產品方案。同時，該平臺技術還可為類器官、器官芯片等復雜生物模型的標準化保存與運輸提供重要參考，在生物制造與低溫生物學交叉領域取得突破性進展，推動工程化組織向便捷化、實用化臨床應用邁出關鍵一步。
標題：Cryopreservative Bioink Enables Direct Bioprinting of Adherent Cells
期刊：Advanced Materials
通訊作者：顧奇研究員
第一作者：趙喜源；丁聲龍；孫大地博士
DOI：https://doi.org/10.1002/adma.72714
