近日(ri)，浙江大(da)學(xué)生物系統(tǒng)工(gong)程與食品科(ke)學(xué)學(xué)院研究人(ren)員在國際期刊(kan)《Sustainable Materials and Technologies》（中科院二(er)區(qū)，IF：9.2）發(fā)表了(le)題為"Cold-temperature 3D bioprinting for cultured meat: A case of rainbow trout cell cultivtion"的研究(jiu)論文。在該(gai)論文(wen)中，研(yan)究人(ren)員利用(yong)上海(hai)騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于(yu)測定培養(yǎng)肉支(zhi)架的硬(ying)度、彈(dan)性、膠粘(zhan)性、咀嚼性和回(hui)復(fù)性指標(biāo)(biao)。

冷水(shui)魚細(xì)胞(bao)培養(yǎng)肉的生(sheng)產(chǎn)面臨一項(xiàng)(xiang)dute挑戰(zhàn)：細(xì)胞生(sheng)長需要(yao)顯著較低(di)的培(pei)養(yǎng)溫(wen)度。為(wei)此，冷(leng)生物打印用(yong)生物墨水需具(ju)備適宜的流變(bian)特性(xing)，以維(wei)持細(xì)胞活性。本(ben)研究開(kai)發(fā)了(le)一種新型復(fù)(fu)合水凝膠生物(wu)墨水(shui)，其由溫(wen)水魚(yu)明膠(jiao)（FG）與冷(leng)水魚(yu)明膠(jiao)（CFG）組成(cheng)，經(jīng)優(yōu)化后(hou)可用于虹鱒魚(yu)肌肉衛(wèi)星細(xì)(xi)胞（rtMSCs）的低溫(wen)（<18°C）3D 生物打印（LT-bio3DP）。研究(jiu)團(tuán)隊(duì)(dui)對(duì)該生(sheng)物墨水的結(jié)構(gòu)(gou)特性、流變特(te)性及生物特(te)性進(jìn)(jin)行了系統(tǒng)評(píng)(ping)估。結(jié)果(guo)表明(ming)，隨著 CFG 含(han)量的增加，凝(ning)膠化溫度從(cong) 20.11°C 降至 2.33°C；隨(sui)之而來的(de)儲(chǔ)能模(mo)量與黏度(du)降低（同時(shí)親(qin)水性增強(qiáng)），會(huì)對(duì)(dui)打印(yin)性能和細(xì)(xi)胞行為產(chǎn)(chan)生影響。研(yan)究確(que)定，4FG6CFG 水凝膠(jiao)是 LT-bio3DP 的最(zui)佳組分，其(qi)在結(jié)構(gòu)(gou)穩(wěn)定性、擠(ji)出性能(neng)和細(xì)胞相(xiang)容性(xing)方面達(dá)到(dao)平衡，能有效(xiao)促進(jìn)虹鱒魚(yu)肌肉衛(wèi)(wei)星細(xì)胞（rtMSCs）的增(zeng)殖與肌源性分(fen)化。打印(yin)支架在長期(qi)培養(yǎng)(yang)過程(cheng)中可保持形態(tài)(tai)穩(wěn)定，且(qie)其質(zhì)地硬度(du)與天然虹鱒(zun)魚肉組(zu)織相當(dāng)(dang)。綜上(shang)，本研(yan)究為開(kai)發(fā)低溫生物打(da)印技術(shù)(shu)及定(ding)制化細(xì)胞培(pei)養(yǎng)生(sheng)物材料(liao)提供了創(chuàng)新性(xing)策略。

圖 7. 4FG6CFG 支(zhi)架與(yu)rtMSCs共培(pei)養(yǎng) 12 天(tian)后的質(zhì)(zhi)構(gòu)特性(xing)分析（TPA），并與(yu)新鮮虹鱒魚(yu)肉對(duì)比。（A）虹鱒魚(yu)細(xì)胞培養(yǎng)肉(rou)（CCM）的外觀。添加食(shi)用色素以模(mo)擬魚(yu)類組織的(de)天然顏色。（B）檢(jian)測有 / 無細(xì)(xi)胞時(shí)(shi)支架的硬(ying)度、彈性、膠黏(nian)性、咀嚼性(xing)和回復(fù)性。采用(yong)單因(yin)素方差(cha)分析（One-way ANOVA）和鄧肯(ken)多重(zhong)比較檢驗(yàn)（Duncan's test）對(duì)各(ge)組數(shù)據(jù)進(jìn)行(xing)比較(jiao)。a–c 表示組(zu)間存在顯著(zhu)差異(yi)（P < 0.05），樣本(ben)量 n = 3。

水凝膠支架(jia)的質(zhì)構(gòu)特性對(duì)(dui)培養(yǎng)肉(rou)產(chǎn)品(pin)的整體品(pin)質(zhì)具有(you)顯著影響。本(ben)研究將培(pei)養(yǎng)肉模型的(de)質(zhì)構(gòu)特性與新(xin)鮮虹鱒(zun)魚肉的(de)質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行(xing)了對(duì)(dui)比。如圖 7A 所示，與(yu)空白支(zhi)架相比(bi)，負(fù)載細(xì)(xi)胞的(de) 4FG6CFG 支架在彈(dan)性、膠黏性(xing)和咀嚼性方面(mian)均表現(xiàn)出(chu)顯著提升，這(zhe)可能是由于細(xì)(xi)胞外(wai)基質(zhì)蛋(dan)白的積累(lei)所致。此(ci)外，盡管該(gai)支架在其他質(zhì)(zhi)構(gòu)參(can)數(shù)上(shang)與新鮮(xian)魚肉存在(zai)一定差異(yi)，但其硬度與(yu)新鮮魚肉(rou)相近。在(zai)眾多(duo)針對(duì)培養(yǎng)肉（CCM）的(de)研究中，天然(ran)肉類(lei)的質(zhì)構(gòu)(gou)特性通常(chang)強(qiáng)于培養(yǎng)肉(rou)。而本研究中(zhong)觀察(cha)到培養(yǎng)肉（CCM）質(zhì)構(gòu)(gou)特性增(zeng)強(qiáng)的現(xiàn)象(xiang)，可能是因?yàn)?wei)復(fù)合水凝膠支(zhi)架與大量細(xì)胞(bao)實(shí)現(xiàn)了良好結(jié)(jie)合，相比(bi)之下，魚肉本(ben)身的質(zhì)構(gòu)(gou)強(qiáng)度較弱。

參考文(wen)獻(xiàn)：Zhaojing Huang, et al. Cold-temperature 3D bioprinting for cultured meat: A case of rainbow trout cell cultivtion. Sustainable Materials and Technologies, 2025