生物3D打印以体外重建人体器官和组织为目标,是医学、制造、生物等多学科交叉,在解决器官短缺及高效的体外病理模型方面具有广阔的应用前景。生物3D打印通常用水凝胶包裹细胞打印出载细胞结构,然而水凝胶致密的结构阻碍了营养物质在其内部的传递,如何高效打印出能够孔隙可调且适合细胞增殖分化的水凝胶结构,一直是生物3D打印的关键。甲基丙烯酸化明胶(Gel MA,明胶与MA反应的产物)由于其良好的生物相容性、光固化特性,是生物3D打印中的主流材料。本论文以探究明胶及甲基丙烯酸化明胶的性质为出发点,研究了Gel MA接枝率对于Gel MA可打印性的影响,探讨了Gel MA打印过程中的冷凝现象与Gel MA接枝率的关系。结合电喷明胶微球以及生物3D打印,以Gel MA水凝胶+细胞为打印墨水,以明胶微球为牺牲材料,成功打印出具有不同孔隙率的Gel MA水凝胶结构。对比了成骨细胞在明胶微球/Gel MA体系水凝胶内部以及纯Gel MA结构内部的生长状况,表明成骨细胞在本多孔结构中表现出更好的增殖分化行为。论文的具体工作如下:首先提出了Gel MA的接枝率会影响Gel MA的冷凝特性的观点,这对于Gel MA水凝胶的打印过程中的温度控制有指导意义。研究发现,随着MA反应量的增多,Gel MA的冷凝特性会逐渐减弱直至没有冷凝特性,即Gel MA的冷凝特性会随着Gel MA接枝率的增高而减弱。本课题从流变特性、氨基取代度测试以及圆二色谱等多个角度综合分析接枝率对于Gel MA性质的影响。利用明胶可逆的冷凝特性,提出通过明胶微球作为牺牲材料,实现孔隙率可调的生物3D打印方法。使用电流体喷印制备明胶微球,探讨了电压、气压、喷头直径对于制备的明胶微球直径、喷球频率的影响。然后研究了混合不同直径、不同体积比的明胶微球的Gel MA结构的孔隙率的影响,选择出适合打印的明胶微球直径和混合体积比,使用明胶微球/Gel MA体系成功实现平面二维图案、复杂三维结构以及多材料的打印。对比了由明胶微球制孔的Gel MA水凝胶和纯Gel MA水凝胶对于成骨细胞的体外培养区别,经过七天的体外培养发现,MC3T3成骨细胞在多孔Gel MA水凝胶内部的存活情况、伸展能力、增殖特性以及ALP表达明显好于无孔的Gel MA水凝胶,表明了明胶微球/Gel MA体系在体外组织构建方面具有巨大的潜力。