上海腾拔质构仪助力浙江大学发表3D生物打印培养肉的期刊论文

近日，浙江大学生物系统工程与食品科学学院研究人员在国际期刊《Sustainable Materials and Technologies》（中科院二区，IF：9.2）发表了题为"Cold-temperature 3D bioprinting for cultured meat: A case of rainbow trout cell cultivtion"的研究论文。在该论文中，研究人员利用上海腾拔Universal TA国产质构仪用于测定培养肉支架的硬度、弹性、胶粘性、咀嚼性和回复性指标。

冷水鱼细胞培养肉的生产面临一项dute挑战：细胞生长需要显著较低的培养温度。为此，冷生物打印用生物墨水需具备适宜的流变特性，以维持细胞活性。本研究开发了一种新型复合水凝胶生物墨水，其由温水鱼明胶（FG）与冷水鱼明胶（CFG）组成，经优化后可用于虹鳟鱼肌肉卫星细胞（rtMSCs）的低温（<18°C）3D 生物打印（LT-bio3DP）。研究团队对该生物墨水的结构特性、流变特性及生物特性进行了系统评估。结果表明，随着 CFG 含量的增加，凝胶化温度从 20.11°C 降至 2.33°C；随之而来的储能模量与黏度降低（同时亲水性增强），会对打印性能和细胞行为产生影响。研究确定，4FG6CFG 水凝胶是 LT-bio3DP 的最佳组分，其在结构稳定性、挤出性能和细胞相容性方面达到平衡，能有效促进虹鳟鱼肌肉卫星细胞（rtMSCs）的增殖与肌源性分化。打印支架在长期培养过程中可保持形态稳定，且其质地硬度与天然虹鳟鱼肉组织相当。综上，本研究为开发低温生物打印技术及定制化细胞培养生物材料提供了创新性策略。

图 7. 4FG6CFG 支架与rtMSCs共培养 12 天后的质构特性分析（TPA），并与新鲜虹鳟鱼肉对比。（A）虹鳟鱼细胞培养肉（CCM）的外观。添加食用色素以模拟鱼类组织的天然颜色。（B）检测有 / 无细胞时支架的硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性和回复性。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和邓肯多重比较检验（Duncan's test）对各组数据进行比较。a–c 表示组间存在显著差异（P < 0.05），样本量 n = 3。

水凝胶支架的质构特性对培养肉产品的整体品质具有显著影响。本研究将培养肉模型的质构特性与新鲜虹鳟鱼肉的质构特性进行了对比。如图 7A 所示，与空白支架相比，负载细胞的 4FG6CFG 支架在弹性、胶黏性和咀嚼性方面均表现出显著提升，这可能是由于细胞外基质蛋白的积累所致。此外，尽管该支架在其他质构参数上与新鲜鱼肉存在一定差异，但其硬度与新鲜鱼肉相近。在众多针对培养肉（CCM）的研究中，天然肉类的质构特性通常强于培养肉。而本研究中观察到培养肉（CCM）质构特性增强的现象，可能是因为复合水凝胶支架与大量细胞实现了良好结合，相比之下，鱼肉本身的质构强度较弱。

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