2.1  3D打印壳聚糖墨水的物理交联

一般物理交联壳聚糖生物墨水的凝胶方式主要通过碱性或中性环境触发离子凝胶过程，以及通过氢键、疏水作用以及范德华力引发交联^[12]。不同物理相互作用产生的壳聚糖水凝胶网络示意图，如图3所示。

2.2 3D打印壳聚糖墨水的化学交联

化学交联壳聚糖水凝胶相比于物理交联具有可调节共价交联网络的优势。共价交联网络密度主要受交联剂的类型、交联剂的浓度、交联点的数量和活性以及交联方式影响^[23,24]。壳聚糖墨水的化学交联主要是通过壳聚糖上的氨基或羟基与交联剂或改性后的壳聚糖与引发剂之间共价相互作用形成的。应用于3D打印的化学交联方式主要有非光交联和光交联两种方式。常见的交联剂交联机理如图4所示。

3.1  喷墨式3D打印

喷墨式3D打印主要分为热喷墨式和压电式3D打印，热感应式喷墨3D打印技术是利用一个薄膜电阻器，在墨水喷出区中将<0.5%的墨水加热，形成一个气泡。该气泡快速扩展，将墨滴从喷嘴中喷出。气泡继续扩展几微秒后在电阻器上消失后喷嘴中的墨水便缩回去。然后表面张力会产生吸力，将新的墨水补充到墨水喷出区。机器重复以上过程，直到模型打印完成。热感应式喷墨3D打印技术具有打印速度快的优势。

微压电喷墨3D打印技术是将许多微小的压电陶瓷放置在喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下会发生弯曲变形。计算机将图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的形状将随着图像信息电压的变化而变化，使喷嘴能够均匀且准确的喷出墨水。

3.2  挤出式3D打印

挤出式3D打印根据使用材料可以分为两类：熔融沉积成型和墨水直写两类。墨水直写式挤压3D打印技术根据沉积机制分为气动和机械（活塞和螺旋杆）。挤出式3D打印是计算机根据三维模型的截面信息控制喷头沿X和Y轴运动，将丝材或者墨水连续的沉积在打印平台上，直至三维模型打印完成^[33]。

3.3  光固化3D打印技术

光固化3D打印技术是利用紫外光或可见光启动光敏材料进行交联反应的打印技术，将其逐层固化形成由三维建模软件设计的三维模型^[39]。光固化3D打印技术相比于喷墨式3D打印技术和挤出式3D打印技术具有精度高和打印速度快等优势^[24]。光固化3D打印技术广泛的应用于医学、工业、建筑业以及设计领域。

4.1  3D打印壳聚糖水凝胶在组织工程中的应用

组织工程旨在通过植入细胞和生长因子的支架来支持和促进受损或病变组织的再生。壳聚糖（Chitosan，CS）的结构类似于糖胺聚糖(ECM的重要组成部分)，这使得3D打印CS水凝胶成为组织工程中理想的支架材料，如皮肤、骨和神经等，可以提供复杂几何形状的结构以及适当的物理化学和力学性能，以增强细胞的粘附、增殖和分化，最终实现新组织的再生。

Zhou等^[48]设计了一种不需要有机溶剂的壳聚糖墨水，该墨水具有温度响应特性，通过浸没式高温凝固方法进行打印，如图6a所示。Teoh等^[49]基于光交联设计了一种甲基丙烯酸酯壳聚糖墨水，该墨水制备的水凝胶可以负载药物并促进NIH/3T3细胞的生长与增殖，如图6b所示，负载特定药物的水凝胶组在小鼠伤口缺损第21 d伤口闭合率最高，伤口闭合率在90%以上。

4.2  3D打印壳聚糖水凝胶在药物递送系统中的应用

传统的药物递送系统主要是通过静脉注射和口服药物控制药物释放的方式与药物释放的剂量，在稳定性和降解方面存在不足。3D打印技术可以根据要求制备具有复杂结构和特定尺寸的孔隙壳聚糖水凝胶^[36]，可以通过设计孔径尺寸，实现灵活和精准的药物释放，不仅可以缓解疼痛并逐渐降解为体内可吸收的物质。例如,Long等^[57]基于壳聚糖和果胶的物理交联设计出一种用于挤出式打印的墨水用于负载负载盐酸利多卡因药物，如图9a所示。

本文总结了关于3D打印壳聚糖墨水的设计、交联策略和3D打印技术，其中喷墨式3D打印、挤出式3D打印、立体光固化成型以及投影式光固化成型在制备个性化支架方面展现出了巨大潜力。3D打印壳聚糖水凝胶在打印后可保持其结构完整性，以创建仿生微环境，并提供活性氨基和羟基，以支持细胞粘附和生长，此外可通过水凝胶固有的转运特性携带药物并控制其释放。因此，3D打印壳聚糖水凝胶已被广泛应用于皮肤伤口愈合、骨组织工程、神经组织工程和药物递送等生物医学领域。