近日，浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院研究人員在國(guó)際期刊《Sustainable Materials and Technologies》（中科院二區(qū)，IF：9.2）發(fā)表了題為"Cold-temperature 3D bioprinting for cultured meat: A case of rainbow trout cell cultivtion"的研究論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA國(guó)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于測(cè)定培養(yǎng)肉支架的硬度、彈性、膠粘性、咀嚼性和回復(fù)性指標(biāo)。

冷水魚(yú)細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)面臨一項(xiàng)dute挑戰(zhàn)：細(xì)胞生長(zhǎng)需要顯著較低的培養(yǎng)溫度。為此，冷生物打印用生物墨水需具備適宜的流變特性，以維持細(xì)胞活性。本研究開(kāi)發(fā)了一種新型復(fù)合水凝膠生物墨水，其由溫水魚(yú)明膠（FG）與冷水魚(yú)明膠（CFG）組成，經(jīng)優(yōu)化后可用于虹鱒魚(yú)肌肉衛(wèi)星細(xì)胞（rtMSCs）的低溫（<18°C）3D 生物打印（LT-bio3DP）。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該生物墨水的結(jié)構(gòu)特性、流變特性及生物特性進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估。結(jié)果表明，隨著 CFG 含量的增加，凝膠化溫度從 20.11°C 降至 2.33°C；隨之而來(lái)的儲(chǔ)能模量與黏度降低（同時(shí)親水性增強(qiáng)），會(huì)對(duì)打印性能和細(xì)胞行為產(chǎn)生影響。研究確定，4FG6CFG 水凝膠是 LT-bio3DP 的最佳組分，其在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、擠出性能和細(xì)胞相容性方面達(dá)到平衡，能有效促進(jìn)虹鱒魚(yú)肌肉衛(wèi)星細(xì)胞（rtMSCs）的增殖與肌源性分化。打印支架在長(zhǎng)期培養(yǎng)過(guò)程中可保持形態(tài)穩(wěn)定，且其質(zhì)地硬度與天然虹鱒魚(yú)肉組織相當(dāng)。綜上，本研究為開(kāi)發(fā)低溫生物打印技術(shù)及定制化細(xì)胞培養(yǎng)生物材料提供了創(chuàng)新性策略。

圖 7. 4FG6CFG 支架與rtMSCs共培養(yǎng) 12 天后的質(zhì)構(gòu)特性分析（TPA），并與新鮮虹鱒魚(yú)肉對(duì)比。（A）虹鱒魚(yú)細(xì)胞培養(yǎng)肉（CCM）的外觀。添加食用色素以模擬魚(yú)類(lèi)組織的天然顏色。（B）檢測(cè)有 / 無(wú)細(xì)胞時(shí)支架的硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性和回復(fù)性。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和鄧肯多重比較檢驗(yàn)（Duncan's test）對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。a–c 表示組間存在顯著差異（P < 0.05），樣本量 n = 3。

水凝膠支架的質(zhì)構(gòu)特性對(duì)培養(yǎng)肉產(chǎn)品的整體品質(zhì)具有顯著影響。本研究將培養(yǎng)肉模型的質(zhì)構(gòu)特性與新鮮虹鱒魚(yú)肉的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行了對(duì)比。如圖 7A 所示，與空白支架相比，負(fù)載細(xì)胞的 4FG6CFG 支架在彈性、膠黏性和咀嚼性方面均表現(xiàn)出顯著提升，這可能是由于細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的積累所致。此外，盡管該支架在其他質(zhì)構(gòu)參數(shù)上與新鮮魚(yú)肉存在一定差異，但其硬度與新鮮魚(yú)肉相近。在眾多針對(duì)培養(yǎng)肉（CCM）的研究中，天然肉類(lèi)的質(zhì)構(gòu)特性通常強(qiáng)于培養(yǎng)肉。而本研究中觀察到培養(yǎng)肉（CCM）質(zhì)構(gòu)特性增強(qiáng)的現(xiàn)象，可能是因?yàn)閺?fù)合水凝膠支架與大量細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了良好結(jié)合，相比之下，魚(yú)肉本身的質(zhì)構(gòu)強(qiáng)度較弱。

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