آشنایی با بیوساخت

مقدمه

• Biofabrication یک حوزه در حال ظهور است که برای ایجاد ساختارهای بافتی با معماری سلسله مراتبی استفاده می شود.
• تکنیک های مورد تایید برای بیوساخت شامل شستشوی ذرات، خشک کردن انجمادی، الکتروریسیون و مهندسی میکرو است.
• تمام روش‌های نام‌برده می‌توانند ساختارهای سه بعدی با مجموعه گسترده‌ای از مواد زیستی تولید کنند، ویژگی آن‌ها، داشتن قابلیت تکرار محدود و تطبیق پذیری در روش ساخت است.
• تعریف جدید بیوساخت، تولید فرآورده های زیستی کاربردی به‌طور خودکار با سازماندهی ساختاری با استفاده از مولکول‌های زیست‌فعال، سلول‌های زنده، توده‌های سلولی مانند میکرو بافت‌ها، زیست مواد یا ساختارهای سلولی هیبریدی از طریق خودآرایی یا چاپ‌زیستی و فرایندهای بلوغ بافت بعدی است.
• چاپ زیستی سه بعدی روشی برای تولید بافت‌ها در ابعاد سه بعدی با استفاده از مواد بیولوژیکی و سلول‌های زنده (که مجموعاً جوهر زیستی نامیده می‌شوند) است و در حال بهبود کنترل بر معماری ساختارهای بافتی تولیدشده است.
• در هسته خود، چاپ زیستی، ساخت بافت‌های سه بعدی را با ساختارهای از پیش برنامه‌ریزی شده و هندسه‌ی حاوی زیست مواد و/یا سلول‌های زنده (که در مجموع جوهر زیستی نامیده می‌شوند) با همگام‌سازی رسوب/اتصال عرضی جوهر زیستی با حرکت مرحله موتوری امکان‌پذیر می‌کند.
• حالت اصلی چاپ زیستی سه بعدی را می‌توان به طور کلی به صورت چاپ زیستی با کمک لیزر (LaBP)، چاپ زیستی جوهر افشان/چاپ زیستی قطره‌ای و چاپ زیستی مبتنی بر اکستروژن طبقه‌بندی کرد.
• استفاده از سامانه های رسوب گذاری چند هد (MHDSs) امکان چاپ همزمان یا پی در پی مواد متعدد را می دهد.
• سازه های سه بعدی (D3) در یک نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر/تولید به کمک کامپیوتر (CAD/CAM) برنامه‌ریزی شده‌اند.
• در تمام استراتژی های مختلف چاپ زیستی، جوهرهای زیستی یک عنصر ضروری هستند که در طول یا بلافاصله پس از چاپ زیستی برای ایجاد اشکال نهایی ساختارهای بافت مورد نظر به هم متصل شده یا تثبیت می شوند.
• انتخاب جوهر زیستی به کاربرد خاص (به عنوان مثال بافت هدف)، نوع سلول و همچنین چاپگر زیستی مورد استفاده بستگی دارد.
• با وجود پیشرفت های زیادی صورت گرفته در شیوه های چاپ زیستی، کاربردهای آن‌ها محدود به دلیل کمبود جوهرهای زیستی مناسب است که هم باید ملزومات مهم برای چاپ زیستی و هم زیست فعالیتی مناسب برای انواع سلولی مختلف داشته باشند.

ویژگی جوهرهای زیستی ایده‌آل

• یک جوهر زیستی ایده آل باید دارای خواص فیزیکوشیمیایی مورد نظر مانند خواص مکانیکی، ريولوژیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مناسب باشد.
• ایجاد ساختارهای بافتی با استحکام و چقرمگی مکانیکیِ کافی، در عین حفظ مکانیک همسان با بافت، ترجیحاً به شکلی قابل تنظیم.
• ژل‌سازی و تثبیت قابل تنظیم برای کمک به چاپ زیستی ساختارها با وفاداری بالای فرم.
• سازگاری زیستی و در صورت نیاز، تجزیه‌پذیری زیستی با تقلید از ریزمحیط طبیعی بافت ها.
• مناسب بودن برای اصلاحات شیمیایی برای برآورده کردن نیازهای بافت خاص.
• پتانسیل تولید در مقیاس بزرگ با حداقل تغییرات بین دسته ای.
• تعیین فرمولاسیون بهینه جوهر زیستی پوشیده از سلول یک اقدام حیاتی در راستای چاپ زیستی موفقیت آمیز است، تا به امروز مواد زیستی طبیعی و مصنوعی مختلف با ویژگی های خاص به عنوان جوهرهای زیستی مورد استفاده قرار گرفته اند.
• formulاسیون‌های جوهر زیستی استاندارد شده ای که اجازه استفاده از آن‌ها در کاربردهای مختلف چاپ زیستی را می‌دهند بشدت مورد نیاز هستند.

هیدروژل‌ها

• هیدروژل‌ها ویژگی‌های جذاب فراوانی برای استفاده به عنوان داربست‌های بافتی دارند.
• سازگاری زیستی و تجزیه پذیر بودن یکی از ویژگی های هیدروژل هاست و بیشتر آن‌ها دارای جایگاه‌های اتصالی سلولی خاص هستند که برای چسبندگی، گسترش، رشد و تمایز سلول مناسب هستند.
• برخی از این مواد زیستی در شکل‌های اصلاح‌شده‌شان به‌راحتی می‌توانند دارای قابلیت اتصال عرضی با نور باشند.
• مواد زیستی شامل آلژینات، ژلاتین، کلاژن، فیبرین/فیبرینوژن، صمغ ژلان، اسید هیالورونیک (HA)، آگارز، کیتوسان، ابریشم، ماتریکس خارج سلولی بدون سلول (dECM)، پلی (اتیلن گلیکول) (PEG) و پلونیک هستند که کاربرد هر یک از آنان به عنوان جوهر زیستی بررسی خواهد شد.

جوهرهای زیستی بر پایه پروتئین

• کلاژن پروتئین ساختاری اصلی در ماتریکس خارج سلولی (ECM) سلول های پستانداران می باشد.
• کلاژن دارای ویژگی های فیزیکوشیمیاییِ متناسب با بافت، همراه با سازگاری زیستی آزمایشگاهی/درون تنی برتر می باشد و به طور گسترده در کاربردهای زیست پزشکی استفاده شده است.
• کخ و همکاران از کلاژن به عنوان یک فرمولاسیون جوهر زیستی با کراتینوسیت ها و فیبروبلاست های کپسول شده استفاده کردند و ساختارهای بافت پوست سه بعدی چند لایه را از طریق LaBP چاپ زیستی کردند.
• وجود ارتباطات بین سلولی بین انواع سلول های مختلف را نشان داد و پیشنهاد کرد که پیوندهای پوستی ساخته شده دارای عملکردهای خاص بافتی هستند، که برای ساخت ساختارهای بافتی چند سلولی پیچیده امیدوار کننده هستند.
• همان گروه، کاربردهای درون تنی این ساختارها را بیش تر ارزیابی نمودند و تشکیل بافت شبه پوست سه بعدی را از طریق تکثیر و تمایز مناسب سلول ها نشان دادند.
• در مطالعه‌ای دیگر نیز از جوهر زیستی کلاژن برای مهندسی بافت پوست استفاده شد و بافت‌های رسیده با لایه‌های سلولی متمایز ایجاد گردید.
• هم‌چنین، پتانسیل تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی چاپ‌شده زیستی (MSCs) بررسی شد.
• ماتریکس فقط-کلاژن از گسترش سلول‌ها پس از چاپ پشتیبانی می‌کرد، در مقایسه با رفتار سلول‌ها در ماتریکس هیبریدی ساخته شده با آگارز که یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کرد اما اجازه گسترش سلول ها را نداد.
• نتایج نشان داد که ماتریکس‌های ناهمسان‌گرد نرم غنی از کلاژن برای استخوان‌زایی مناسب‌تر هستند، در حالی که ماتریکس‌های همگن سخت غنی از آگارز از چربی‌زایی ساختارهای سه بعدیِ چاپ‌شده زیستی پشتیبانی می‌کنند.
• کلاژن همچنین می تواند با آلژینات برای استفاده به عنوان یک جوهر زیستی کامپوزیتی ترکیب شود.
• سلول‌ها ابتدا روی یک ژل کلاژن کشت داده شدند و سپس ژل کلاژن پوشیده از سلول با آلژینات ترکیب شد.
• نتایج نشان داد که پتانسیل استخوان زایی جوهر زیستی کلاژن-آلژینات بیشتر از آلژینات به تنهایی بود.
• علاوه بر این، تمایز دودمانی کبدی سلول‌های ASC نیز در بلوک‌های چاپ‌شده زیستی به‌دست آمد، که نشان می‌دهد از این جوهر زیستی جدید می‌توان در کاربردهای مختلف مهندسی بافت استفاده کرد.
• کلاژن نیز به طور گسترده به عنوان یک کاغذ زیستی در کاربردهای چاپ زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• کاغذ زیستی، زیرلایه مورد استفاده در چاپ زیستی و مشابه رسانه مورد استفاده در فرآیندهای چاپ استاندارد است و معمولاً به سطح هیدروژلی که جوهر زیستی پوشیده از سلول یا کره‌های سلولی می‌توانند روی آن چاپ شوند، اطلاق می‌شود.

ژلاتین

• ژلاتین از طریق دناتوراسیون کلاژن تولید می شود..
• ژلاتین از استخوان‌ها، تاندون‌ها یا پوست حیوانات از طریق هیدرولیز اسیدی یا قلیایی حاصل می گردد.
• محلول آن ترموحساس است و می تواند در دماهای پایین تر به صورت وابسته به غلظت، یک هیدروژل تشکیل دهد.
• ژلاتین یکی از پرکاربردترین پلیمرهای طبیعی برای بسیاری از کاربردهای زیست‌پزشکی است.
• برخی از مزایای برتر ژلاتین شامل سازگاری زیستی، تجزیه پذیری زیستی، آنتی ژنیسیتی پائین، گنجایش نقوش ذاتی آرژینین-گلیسین-آسپارتیک اسید(RGD) ، گروه‌های فعال در دسترس، عدم وجود محصولات جانبی مضر، سهولت پردازش و هزینه کم است.
• تمام این ویژگی ها و به ویژه تمایل سلولی آن را به یک ماده همه کاره برای کاربرد در مهندسی بافت و چاپ زیستی تبدیل می کند. برای کاربردهای چاپ زیستی‌، ژلاتین با طیف گسترده‌ای از غلظت‌ها به عنوان ماده جوهر زیستی و/یا به عنوان یک کامپوزیت با سایر پلیمرها استفاده شده است.
• به علاوه، اشکال اصلاح شده آن که می توانند از نظر شیمیایی به هم متصل شوند نیز برای چاپ زیستی، مانند ژلاتین متاکریلویل (GelMA)، اقتباس شده اند.
• محققان با استفاده از یک سامانه دو نازله، رشته‌های سه بعدی را با پیکربندی‌های ساختاری مختلفی مانند لایه‌هایی با زوایای خاص چاپ کردند.
• فرآیند شامل یک فرآیند اتصال عرضی دو مرحله‌ای بود. اتصال عرضی فیزیکی ژلاتین در دمای پایین در طول چاپ زیستی و اتصال عرضی یونی آلژینات با یون‌های Ca2+ به دنبال مرحله چاپ زیستی.
• محققان مشاهده کردند که استحکام مکانیکی ساختارهای پوشیده از سلول در طول دوره کشت کاهش می‌یابد، اما کم‌متخلخل بودن و هندسه زاویه‌دار سازه‌ها از دوام مکانیکی آنها پشتیبانی می‌کند.
• اگرچه چاپ زیستی در دماهای پایین منجر به کاهش شدید قابلیت حیات سلولی در طی چند روز اول شد، اما تکثیر سلولی در طول کشت افزایش یافت.
• مطالعات گزارش دادند که سلول های استئوسارکومای انسانی در یک حالت غیر تکثیری در داخل این ماتریس جوهر زیستی کامپوزیتی باقی مانده‌اند، به همین دلیل پیشنهاد دادند که سازه را با یک پوشش آگارز پس از چاپ زیستی پر کنند.
• علاوه بر این، آن‌ها کمپلکس [پلی فسفات (پلی پ). Ca2+] را به روکش سوار کردند تا رسوب مواد معدنی بهتر صورت پذیرد.
• این سامانه ترکیبی به طور چشمگیری میزان تکثیر سلولی و خواص مکانیکی ساختارهای پوشیده از سلول را بهبود بخشید و با سازگار کردن آن با نیازهای خاص بافتی می‌توان آن را برای سایر کاربردهای مهندسی بافت گسترش داد.
• در مطالعه دیگری از هیدروژل‌های ژلاتین-آلژینات برای چاپ زیستی مجراهای دریچه آئورت پوشیده از سلول استفاده شد که از تصاویر توموگرافی میکرو کامپیوتری طراحی شده بودند.
• مجراهای چاپ شده‌زیستی نزدیک به ابعاد بالینی بودند و پس از چاپ در محلول CaCl2، اتصال عرضی در آن‌ها انجام شد.
• مشخص شد که نسبت بهینه ترکیب ژلاتین و آلژینات در این ترکیب برای کیفیت چاپ به منظور تسهیل رشد، گسترش و بلوغ فنوتیپی مناسب، بسیار مهم است.
• وست و همکاران با استفاده از سامانه چاپ زیستی مشابه، ساختارهای لوله ای سه بعدی را با استفاده از یک هیدروژل کامپوزیتی با خواص قابل تنظیم ساختند.
• خاصیت ترمورسانایی به ژلاتین اجازه می دهد تا در طول چاپ زیستی توسط ژل‌سازی حرارتی تنظیم و به صورت فیزیکی به هم جوش بخورد.
• اتصال عرضی ناشی از دما معمولاً کٌند و ناپایدار است؛برای رفع این مشکل ژلاتین توسط گروه‌های متاکریلویلِ قابل پلیمریزه شدن نوری اصلاح شده است که اتصال عرضی کووالانسی را با نور فرابنفش در شرایط ملایم پس از فرایند چاپ زیستی فعال می کنند.
• این فرم عامل‌دار شده ژلاتین، مشهور به ژل‌ام‌ای (GelMA) یک ماده جوهرزیستی پرکاربرد است زیرا مقدار بهم پیوستگی آن به راحتی با فعالسازی گروه متاکریلویل یادر حین پلیمریزاسیون نوری، که تعیین‌کننده خواص فیزیکی-شیمیایی سازه نهایی است، قابل کنترل است.
• چاپ زیستی، از آنجایی‌که حفظ درستی و استحکام مکانیکی ساختارهای چاپ زیستی دو مورد از مهمترین معیارها در فرایند هستند، GelMA ماده مناسبی برای برآوردن این الزامات است.
• نتایج کارایی مناسبی همراه با تراکم سلولی یافت شد و محققان قادر به چاپ طرح‌های گوناگون ساختارهای GelMA با توانایی ماندگاری مناسب سلول ها، تکثیر و گسترش آنها شدند.
• آنها چاپ زیستی ساختارهای GelMA سه بعدی را با شبکه‌های میکروکانال آگارز قربانی جاسازی شده نیز نشان دادند.
• روش می تواند برای رگ زاایی سازه‌های مهندسی بافت متراکم سه بعدی به کار برده شود.

مخلوط‌کردن جوهرهای زیستی

• ژل‌ام‌ای (GelMA) با اسید هیالورونیک (HA) مخلوط و از این مخلوط به عنوان یک جوهر زیستی ترکیبی استفاده شد.
• ها HA علاوه بر ویژگی‌های سودمند خود برای ایجاد بافت‌های استخوانی و غضروفی، برای بهبود ویسکوزیته محلول‌های پیش‌پلیمری GelMA نیز استفاده می‌شود.
• همچنین الیاف پلی کاپرولاکتون (PCL) برای بهبود خواص مکانیکی جوهرهای زیستی در طی فرآیند چاپ زیستی استفاده شدند.

فیبرینوژن

• فیبرینوژن یک گلیکوپروتئین بزرگ، فیبری و محلول است و در تشکیل لخته خون نقش دارد، جایی که در حضور Ca2+ از طریق فعل‌وانفعالات بین مولکولی از طریق ترومبین به یک مولکول فیبرین نامحلول تبدیل می‌شود.
• در مهندسی بافت، فیبرینوژن و فیبرین عمدتاً برای ساخت سازه های بافت کاربردی برای جایگزینی بافت های آسیب دیده به دلیل نقش های مفیدشان در بهبود زخم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• فیبرینوژن و فیبرین در کل سازگار با زیست، زیست‌تخریب‌پذیر و غیر ایمنی‌زا بوده و هم‌چنین القا کننده اتصالات سلولی، تکثیر و تشکیل ماتریکس خارج سلولی (ECM) هستند.

ابریشم

• ابریشم یک پلیمر طبیعی است که قرن‌ها در کاربردهای پزشکی به عنوان ماده بخیه مورد استفاده قرار گرفته است.
• ابریشم دارای ویژگی‌های جذاب فراوانی به عنوان یک زیست‌ماده است زیرا بسیار الاستیک است و سرعت تجزیه آهسته‌ای دارد که برای ارائه پشتیبانی کافی برای سلول‌ها تا زمان بازسازی بافت جدید مورد نیاز است.
• ابریشم دارای ایمنی زایی کم است و از سازگاری زیستی لازم برخوردار است که آن را برای کاربردهای بالینی نیز مناسب می سازد.
• محققان استفاده از ابریشم رایکامبیننت (recombinant) عنکبوت برای ایجاد هیدروژل‌ها را بررسی کردند به این نتیجه رسیدند که زنده بودن سلول های کپسول شده کاهش یافت.
• یکی دیگر از راهکارهای بهینه، آماده سازی جوهرزیستی با وارد نمودن سلول های پیش‌ساز مزانشیمی برداشته شده از شاخک های بینی مادون انسانی به مخلوط فیبروئین ابریشم بود. این هیدروژل ها با تیروزیناز قارچ پیوند کووالانسی ایجاد کرده و از تمایز کندروژنیک(Chondrogenic) و آدیوپوژنیک(Adipogenic) پشتیبانی کردند.

پلی‌ساکاریدها

• آلژینات که به عنوان اسید آلژینیک نیز شناخته می شود، یک پلی ساکارید آنیونی طبیعی است که از جلبک‌های قهوه‌ای تصفیه می‌شود و شبیه به گلیکوزآمینوگلیکان‌های موجود در ماتریکس خارج سلولی(ECM) بومی بدن انسان است.
• به‌طور خاص، به دلیل خواص ژله‌ایِ سریع خود، به‌طور گسترده به عنوان یک جوهر زیستی استفاده شده است.
• ژل آلژینات را می توان به راحتی در حضور کاتیون های دو ظرفیتی مانند Ca2+ و Ba2+ از طریق تشکیل پل بین زنجیره های پلیمری، از طریق اتصال عرضی فیزیکی و انجماد، القا نمود.
• انحلال ژل های اینونیک متصل به آ‌لژینات می تواند از طریق رهاسازی یون دی والان که متصل به لینک در هیدروژل از طریق تبادل واکنش با کاتیون تک والانز موجود در محیط اطراف است، اتفاق بیفتد.

تولید کانال‌های شبیه عروق با استفاده از آلژینات

• یوو همکارانش روشی را برای چاپ‌زیستی کانال‌های شبیه عروق از طریق کپسوله‌سازی سلول‌های پیش‌ساز غضروف در آلژینات و به دست آوردن ساختارهای لوله‌ای توخالی پوشیده از سلول با خواص مکانیکی و بیولوژیکی مناسب، به دست آوردند.
• یوه و همکاران یک سامانه نازل کواکسیال را طراحی کردند که در آن محلول آلژینات از میان غلاف اکسترود می‌شد و محلول CaCl2در هسته تشکیل دهنده ساختار لوله ای، تحویل داده می‌شد.
• این سامانه یک چاپگرزیستی تک نازلی و یک واحد حرکتی را برای فعال‌سازی چاپ‌زیستی مبتنی بر اکستروژن بود.
• غلظت‌های آلژینات از 2% به 6% (w/v) به علت افزایش تنش برشی در طول اکستروژن ناشی از افزایش ویسکوزیته، به طور قابل‌توجهی قابلیت بقای سلولی کاهش یافت.
• همان گروه، پارامترهایی را که قطر رشته چاپ شده زیستی و پروفایل های بیان ژن سلول های کپسول شده را در حین استفاده از همان روش چاپ تحت تأثیر قرار می دهد، بررسی کردند.
• محققان ساختارها را برای اتصال عرضی بیش تر به‌تدریج در محلول CaCl2 غوطه می‌دهند، سامانه محققی امیدوار کننده برای دستیابی به چاپ زیستی بافت در مقیاس بزرگ است.
• آلژینات در روش LaBP، که یک تکنیک امیدبخش برای افزایش مقیاس چاپ زیستی با وضوح سلولی است، نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت.

کاربرد آلژینات در LaBP

• در یک فرآیند معمولی، یک صفحه کوارتز با لایه نازکی از پوشش سلول-آلژینات استفاده می شود
• یک لیزر بر روی صفحه کوارتز متمرکز می شود که دارای یک لایه جذب کننده نوری است، که گرمای موضعی را تولید می کند و یک حباب بخار در پوشش سلول-آلژینات زیرین ایجاد می کند.
• سپس حباب گسترش می یابد و تشکیل یک قطره را مجبور می کند که به داخل حمام ++CaCl2 پرتاب شود.
• در LaBP، پارامترهای ژل‌سازی و غلظت آلژینات بر قابلیت بقای سلولی تأثیر می‌گذارند.
• مشخص گردید ژل‌سازی به مدت ۲ دقیقه منجر به قابلیت بقای سلولی بالاتری نسبت به ژل‌سازی به مدت 10 دقیقه می شود که وجود غشای نازک ‌تر جوهر زیستی را نشان میدهد.
• افزایش تراکم سلول‌های کپسول شده، گرانروی را افزایش داد و چاپ‌زیستی ساختارهایی با تراکم بالاتر سلولی را فراهم نمود..
• LaBP همچنین برای ایجاد یک مرحله ای فابریکیشن از آلژینات کپسوله شده توسط سلول استفاده می شود.

صمغ ژلان (Gellan Gum)

• صمغ ژلان یک پلی‌ساکارید آنیونی با وزن مولکولی بالا و آب‌دوست است که توسط باکتری‌ها تولید می‌شود.
• صمغ ژلان مشابه با با آلژینات‌، زمانی که با کاتیون‌های یک ظرفیتی یا دو ظرفیتی مخلوط می‌شود، هیدروژلی را در دماهای پایین تشکیل می‌دهد.
• صمغ ژلان ویسکوزیته را کنترل می‌کند، بر وضوح ساختارهای چاپ شده تأثیر چشمگیری گذاشته و بر کیفیت چاپ ساختارهای سه بعدی از پیش تعیین شده تأثیر می گذارد.

اسید هیالورونیک (HA)

• HA یک گلیکوزآمینوگلیکان غیرسولفاته است که در ماتریکس خارج سلولی وجود دارد.
• وقتی HA در آب حل شود، یک محلول چسبناک ایجاد می‌کند و آن را به یک ماده امیدبخش برای کاربرد در مهندسی بافت تبدیل می‌سازد.
• علاوه بر خواص سودمند‌ آن در مهندسی بافت‌ها و غضروف‌های استخوانی، HA راهی برای تولید محلول‌هایی با ویسکوزیته کم ارائه می‌کند، زیرا گزارش شده است هنگامی سرعت برشی افزایش می‌یابد، HA برای جهت‌دهی مجدد مولکول‌هایش به زمان استراحت بیش‌تری نیاز دارد که خود باعث افت ویسکوزیته می‌شود.
• هم‌چنین برای کاربرد‌های چاپ‌‌زیستی‌‌ که به خواص رئولوژیکی خوب و ویسکوزیته بالا نیاز دارند نیز مناسب است،، زیرا‌‌طوری که توضیح داده شد وقتی غلظت و وزن مولکولی‌ HA زیادتر باشد، ویسکوزیته محلول‌های‌ HA نیز افزایش می‌یابد.

دکستران

• دکستران یک پلی ساکارید طبیعی دیگر است که در مهندسی بافت به طور گسترده استفاده شده است، زیرا غیر سمی و آبدوست است.
• دکستران می تواند در بافت های پستانداران توسط دکستراناز تخریب شود، از این رو به عنوان یک ماده زیست تخریب پذیر طبقه بندی می شود.

اَگروز

• اَگروز یک پلی ساکارید استخراجی شده توسط جلبک های دریایی و جلبک ها است.
• به خصوص به دليل خاصيت ژله ای شدنش در زيست شناسیِ مولکولی کاربرد بسیاری دارد.
• یکی از بررسی های چاپ زیستیِ اخیر نشان داده است که SMC های اصلی مثانه در درون ژل کلاژن قرار گرفته اند و بعد این آمیزه به صورت قطره به چاپ می رسد.

کیتوسان

• کیتوسان یک پلی ساکارید دیگر است.
• این پلی‌ساکارید زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر بوده و دارای خواص ضد باکتریایی و التیام‌بخش زخم است.
• کیتوسان را می‌توان با هیدروژل‌های کلاژن، کلاژن-آگارز، کیتوزان-آگاروز در ساختارهای چاپ‌شده‌زیستی ترکیب کرد.

جوهرهای زیستی دِسلولاریزه شده (dECM)

• دسولاریزاسیون فرایندی برای حذف اجزای سلولی از بافت‌ها و اندام‌ها با استفاده از عوامل شیمیایی و همچنین فرآیندهای فیزیکی و مکانیکی است.
• به عنوان فرمولاسیون های جدید جوهر های زیستی که خاص بافت‌ها هستند، Pati و همکاران جوهرهای زیستی dECM را برای تقلید از محیط های طبیعی خاص انواع بافت‌های مختلف تهیه کرده‌اند.

جوهرهای زیستی بر پایه پلیمر مصنوعی

• پلی اتیلن گلیکول (ًPEG) یک پلیمر مصنوعی است که از پلیمریزاسیون اتیلن اکسید سنتز می شود، که می تواند با طول زنجیره های مختلف و همچنین ساختارهای مختلف (مانند حالت خطی يا چند شاخه سنتز شود.
• PEG یک ماده مصنوعی مطلوب است به دلیل قابلیت تنظیم در این ماده به طور معمول خواص مکانیکی قوی در بردارد که فرآیند‌های چاپ زیستی و حفظ استحکام ساختارهای رسوب کرده را تسهیل می‌کند.
• عدم سمیت (در وزن‌های مولکولی بالاتر) و مقاومت ایمنی از دیگر مزایای PEG هستند.
• از طرف دیگر، PEG یک ماده زیستی بی اثر است که سلول ها نمی توانند به راحتی به آن متصل شوند، بنابراین نیاز است که با هیدروژل های زیستی فعال دیگر ترکیب شود.