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摘
要
生物3D打印墨水（或生物墨水）市场是整个3D生物打印发展的关键因素。生物打印硬件技术越来越成熟，可行的生物打印应用的开发现在取决于新生物墨水材料的可用性和销售它们的生物墨水制造商。在这里，南极熊介绍了十家研发生物墨水材料的制造商 。
一、Advanced BioMatrix（被 BICO 收购）
Advanced BioMatrix 是组织培养、细胞分析、生物打印和细胞增殖等 3D 应用生命科学领域的领导者。该公司最近被收购并成为 BICO 集团的一部分，可以被认为是市场领先的生物墨水制造商之一。
该公司位于圣地亚哥地区——世界上最大的生命科学和生物技术集群之一，10 多年来一直在制造和提供用于研究用途和应用的高质量产品。今天，它的产品包括生产、分离、纯化、冻干、细胞培养和测试蛋白质、粘附肽、附着因子、生物墨水、基材刚性和其他 3D 基质产品的专业知识。根据公司“通过创新的 3D 矩阵产品提供先进技术，将科学转化为新的发现水平”的愿景，Advanced BIoMatrix 每年继续增加几款新产品，为全球客户提供研究工具，开发新产品和技术在公司内部，并与许多研究机构、大学和生命科学公司合作。
Advanced BioMatrix 的主要专长是基于挤出的生物打印，尽管许多产品，包括甲基丙烯酸化胶原蛋白、甲基丙烯酸化明胶、甲基丙烯酸化透明质酸和硫醇化透明质酸，已用于多种不同生物打印方法的出版物中。Advanced Biomatrix 还开发了用于生物打印的 FRESH 方法。FRESH 代表悬浮水凝胶的自由形式可逆嵌入。该技术利用明胶支撑浴或浆液，当它被打印在浆液中时，它可以将结构固定在适当的位置。在不使用添加的非天然材料（如纤维素或藻酸盐）的情况下打印天然细胞外基质蛋白时需要支持材料。LifeSupport 是用于 FRESH 生物打印的官方即用型明胶支持浆液，已被用于打印鼻软骨、半月板、心脏瓣膜甚至整个心脏等结构——由天然 ECM 蛋白制成。
二、CollPlan
CollPlant是一家再生和美容医学公司，开发用于组织再生和器官制造的创新技术和产品。该公司的植物性技术是唯一可大规模生产重组人I型胶原蛋白（rhCollagen）的商业可行技术，该技术与人体产生的胶原蛋白相同。这使得 CollPlant 的 rhCollagen 成为再生医学的理想组成部分。利用rhCollagen 的独特特性和生物材料专有技术，CollPlant 现在正在开发一系列产品，旨在对组织和器官进行 3D 生物打印和医学美学。
CollPlant 的 Collink.3D 是第一个也是唯一一个人类胶原蛋白生物墨水平台，它基于植物来源的重组人 I 型胶原蛋白 (rhCollagen)，可以完美模拟天然组织或器官的特性。能够对支架、组织和器官进行可扩展和可重复的生物制造，以进行3D建模和移植。使用 Collink.3D的生物制造结构提供了改进的生物学性能、一致性和安全性，可用于各种应用，包括药物发现、药物筛选和组织测试，以及可移植组织、支架和器官的开发和制造。Colllink.3D 与主要的 3D 生物打印技术和细胞类型兼容。
三、Jellagen
Jellagen 是一家英国公司，由苏格兰海洋生物技术先驱 Andrew Mearns Spragg 教授于 2015 年创立。在生物墨水制造商中，Jellagen 作为一家海洋生物技术公司脱颖而出，生产用于医学和科学研究应用的0型胶原蛋白生物墨水，并利用其专有技术从水母中生产，并以 JellaGel 品牌销售。
0 型胶原蛋白是一种进化的古老干胶原蛋白，它可应用在多种适应症中。与最终应用的替代胶原蛋白不同，0 型胶原蛋白由于其进化谱系而更具通用性。因此，它可以被归类为“所有胶原蛋白的茎”。
JellaGel 由水母胶原蛋白制成，由于其与哺乳动物 I、II、III、V 和 IX 型的同质性，它被归类为 0 型胶原蛋白。它适用于体外细胞培养和组织工程，为目前市场上的哺乳动物和合成水凝胶提供了一种天然的、非哺乳动物的替代品。JellaGel的特征之一是它可以在室温下使用，这意味着不需要冰室或冷藏室，这与目前市场上的一些水凝胶不同。该产品以套件形式提供，配有 JellaGel 溶液、缓冲液和交联剂，使用方便。
四、Rousselot
Rousselot是世界领先的胶原蛋白供应商。这家英国公司为世界各地的行业和消费者生产许多不同的基于明胶和胶原蛋白的产品。作为领先的胶原蛋白供应商，罗赛洛因其专门用于生物打印的高质量胶原蛋白和基于明胶的生物墨水而在生物墨水制造商中脱颖而出。
X-Pure 低内毒素药物级改性和非改性明胶可作为生物墨水使用，可用于生成定制的芯片上器官，用于药物开发、工程新骨形成或载有细胞的支架的打印. X-Pure GelMA 是一种理想的支架或载体生物材料，可模拟细胞外基质。它在 37°C 时具有出色的热稳定性，有助于为细胞生长创造完美的环境。它也是第一个 GMP 就绪的明胶甲基丙烯酰生物墨水。
Rousselot最近还推出了 X-Pure GelDAT 生物墨水，它在功能上等同于GMP级材料，因此研究人员在临床试验之前必须重新验证其生物材料的风险较小。X-Pure GelDAT 是Rousselot产品组合的独特补充，因为它的酚醛改性可赋予人体组织卓越的粘附性能，并且可以通过酶促反应或光诱导交联。这些特性使其能够与其他生物材料相结合，为药物输送、组织工程、芯片上的器官和复杂的伤口敷料应用创建更通用和更复杂的结构。
五、Humabiologics
Humabiologics 是第一家引入天然人类胶原蛋白生物墨水和明胶生物墨水的公司。这些生物墨水使研究人员能够推进生物打印人体器官和组织的转化研究。该公司由现任首席执行官 Mohammad Albanna 创立，他有着组织工程和再生医学领域的丰富经验。利用专有工艺生产其产品，Humabiologics 与美国各地 FDA 注册和认可的组织库合作，利用经过彻底筛选的捐赠人体组织，这些组织不会用于移植。其生物墨水产品包括天然人类胶原蛋白、骨明胶和细胞外基质。这些人源产品旨在解决几个持续存在的挑战。
例如，生物墨水制造商目前销售的大多数胶原蛋白和明胶来源来自动物组织，例如牛、猪、大鼠和鱼的皮肤、骨骼、肌腱和韧带。虽然人类和动物胶原蛋白之间存在一些相似之处，但胶原蛋白成分的微小变化会导致胶原蛋白特性的显着差异，并影响细胞反应和组织的形成。在研究中使用动物产品可能会导致翻译效果不佳、结果不相关以及潜在的 FDA 监管障碍，从而减缓生命科学创新的发展。
佛罗里达理工学院 (FIT) 的 Vipuil Kishore 团队在题为“无异种临床相关人体胶原蛋白的体外表征及其在载细胞 3D 生物打印中的适用性”的论文中发表了第一种天然人类胶原蛋白生物墨水的成功使用。.作者使用了来自人体皮肤的冻干人体胶原蛋白。他们能够创造出几种生物墨水配方。使用冻干胶原蛋白的优势为研究人员提供了定制胶原蛋白特性以满足其特定治疗需求的能力。该论文展示了成功地使用人类胶原蛋白来使用骨癌细胞打印稳定的结构，这对于动物胶原蛋白是不可能的，除非采用更高浓度或进一步加工胶原蛋白。该论文还显示了人类和动物胶原蛋白之间的结构差异。该结果为使用人源胶原蛋白作为动物胶原蛋白来源的可行替代品进行 3D 生物打印提供了动力。
六、4D Biomaterials
4D Biomaterials 是 4D Medicine Ltd 的商品名，该公司于 2020 年 4 月从伯明翰大学和华威大学分拆出来。在此处列出的公司中，它是唯一一家将一类新型材料商业化的公司：液体树脂可以打印成固体 3D 支架植入物，以帮助患者从主要医疗程序中恢复。以商品名 4Degra 销售的基于聚碳酸酯-聚氨酯的树脂是一种新型的生物可吸收材料，具有良好的形状记忆、可调节的机械和化学性能以及良好的组织愈合性能。树脂的成分受公司拥有的一系列专利保护。
4Degra 树脂油墨可用于技术等级（T 系列），用于研发项目。通过调整 4Degra 树脂的化学成分和配方，可以在由它们制成的成品 3D 打印部件中实现广泛的物理特性、形状记忆行为和降解时间曲线。该公司的标准化产品范围包括拉伸弹性模量分别为 15 Mpa 和 800 Mpa 的“软”T15 和“硬”T800 变体。更高模量等级也正在开发中。
4Degra 树脂油墨在众多生物医学应用中显示出优于次优替代品的一些优势。3D 打印复杂支架设计和其他具有高分辨率（Z 轴低至 5 微米，X 轴和 Y 轴低至 2 微米）和形状记忆功能的植入式医疗设备的能力，为合作者提供了广泛的产品开发潜力。该公司与来自 3D 打印和医疗设备领域的业务合作伙伴合作，正在为从植入式微型设备到胫骨骨折修复设备等一系列适应症开发目标产品概念。
七、UPM Biomedicals
作为价值 86 亿欧元的 UPM 集团的一部分，UPM Biomedicals 是生产用于医疗和生命科学应用的高质量纳米原纤纤维素的先驱。超过 300 项专利保护了依赖芬兰桦木浆的现有和未来产品。公司积极与大学、研究中心和主要行业合作伙伴在高通量药物筛选、个性化医疗、先进细胞疗法、3D生物打印、组织工程和先进伤口护理领域的未来创新和产品合作。
UPM Biomedicals用于 3D 生物打印的 GrowInk 生物墨水是无动物、生物相容性、即用型水凝胶，可直接与细胞混合用于生物打印应用。GrowInks 中的两个主要成分是纳米原纤纤维素和水，可提供完全定义的基质。可以根据您的特定细胞的需要，通过添加分子（例如生长因子或粘附蛋白）来定制基质。
GrowInks 提供多种版本，模拟支持细胞生长和分化的体内环境。超过 150 种不同的细胞类型已在纳米原纤纤维素中培养。它们可以很容易地稀释以提供可满足您细胞要求的各种刚度。GrowInks 在室温下是稳定的，可以根据您的应用使用或不使用交联剂，但都可以通过高精度的细胞定位逐层打印细胞。
八、INNOREGEN
INNOREGEN 因其首个商业功能性生物墨水而吸引了再生医学行业的生物墨水制造商的关注。作为韩国第一家致力于开发将人源胶原蛋白/人源细胞外基质与水凝胶相结合的生物墨水的公司，INNOREGEN 为相关领域的众多研究人员提供定制的活细胞组织。
其中包括Gel4Cell、Gel4Cell-BMP、Gel4Cell-VEGF、Gel4cell-TGF、Col4Cell等，为制造活细胞提供最佳环境，实现人造器官的梦想。Bioinks 也可以为特定的研究目的、研究领域和研究主题定制生产。在选择适合研究领域和解剖部位的生物墨水并接收细胞后，INNOREGEN 可以打印并提供任何研究人员所需的组织。
九、Axolotl Biosciences
Axolotl Biosciences 由 Stephanie Willerth 博士、Laura De la Vega 博士和 Laila Abelseth 于 2020 年在不列颠哥伦比亚省维多利亚成立。Axolotl 是由维多利亚大学 Willerth 博士领导的国际公认的以生物打印为重点的研究小组的衍生公司，其诞生于学术研究人员和生物技术公司等对创新生物墨水的需求。该公司在生物墨水制造商中脱颖而出，因为它专注于 3D 生物打印结构中细胞的生物学需求，为此它创造了一种新型生物墨水，能够打印 hiPSC 衍生的神经细胞，在一个月内保持高水平的细胞活力。
该公司提供交钥匙试剂，包括生物墨水、3D 组织模型和 3D 生物打印领域的咨询服务，以推动组织工程和再生医学领域的发展。其目标是提供能够对人性化组织模型进行 3D 生物打印以推进医学发展的产品。
Axolotl 的 TissuePrint 低粘度 (LV) 生物墨水经过优化，可用于微流体生物打印机，例如 Aspect Biosystems 的 Aspect RX1。其 TissuePrint High Viscosity (HV) 经过优化，可用于基于挤出的生物打印机，例如 CELLINK 的 BIOX。其 TissuePrint 交联剂是一种研究级、无异种物质的交联剂，可与高粘度和低粘度 TissuePrint Bioinks 搭配使用。在生物打印过程中，交联剂与生物墨水一起使用，以创建用于构建 3D 结构的可打印纤维。
十、Akira Science
Akira Science成立于 2019 年，是一家有趣的初创公司，其使命是通过聚合物支架消除软组织工程的障碍。该公司的突破性创新，研发了AKIMed c12 细丝，使软组织再生更智能、更容易。它无毒、可降解、生物相容、柔韧、兼容 3D 打印，并为市场上的各种生物墨水制造商提供了独特且经济实惠的解决方案。
AkiMed-c12是一种独特的组织工程材料替代品，可提供可控的降解曲线和可忽略的热降解。细丝由 Akira 实验室合成的专有 Akira-c12 聚合物制成，然后挤出以确保高质量用于研究应用。细丝或颗粒可用于通过熔融细丝制造 (FFF) 制造支架，该材料类似于聚 (ε-己内酯) PCL，但具有更快速的降解行为。它旨在用于制造柔软而柔韧的支架，同时为科学界提供一种表征良好的聚合物。
