Advanced BioMatrix | Ruthenium可见光光交联试剂盒（货号 #5248）说明书

一、产品描述

产品中文名：Ruthenium 可见光光交联试剂盒（钌/过Na₂SO₄可见光光交联系统）

产品英文名：Ruthenium Visible Light Photoinitiator (400-450nm) / Ruthenium Visible Light Photocrosslinking Kit

品牌：Advanced BioMatrix

货号：#5248（试剂盒）；其中钌光引发剂组分参考货号 #5246，过Na₂SO₄组分参考货号 #5247

包装规格：试剂盒包含钌光引发剂干粉 200 mg，以及过Na₂SO₄（Sodium Persulfate）干粉 1 g

产品形态：两组分干粉形式，钌组分为红/黄/橙色粉末，过Na₂SO₄为白色粉末

适用范围：组织工程、细胞培养、3D 生物打印、生物墨水与天然高分子水凝胶的可控光交联

试剂盒容量说明：按照推荐添加浓度（体系体积的 2%），单盒试剂可满足超过 200 mL 生物墨水/水凝胶体系的光交联使用需求，实际用量随体系体积与交联强度设定而调整

无菌属性：本产品以非无菌形式提供，用于科研与体外实验场景

运输与保存形态：常温运输，室温保存

二、产品特点

本试剂盒采用钌配合物/过Na₂SO₄双组分光引发体系，利用 400-450nm 可见光波段触发交联反应，可作用于含有游离酪氨酸残基或丙烯酰基团的生物材料。其主要特点如下：

1.水溶性体系，操作便捷

钌光引发剂与过Na₂SO₄均可溶于水或 1×PBS，无需有机溶剂助溶，能够较方便地纳入现有水凝胶配制与生物打印流程。

2.可见光触发，减少紫外影响

体系吸收峰位于可见蓝光区间，使用 400-450nm 光源即可激发，相较于传统紫外光引发方式，对封装细胞内 DNA 的潜在影响相对更低，适合含活细胞的构建体系。

3.适用于多种天然与改性基质

已在 I 型胶原、明胶、丝素蛋白、甲基丙烯酸酯化透明质酸（Me-HA）、甲基丙烯酸酯化明胶（GelMA）、甲基丙烯酸酯化 I 型胶原以及 PEGDA 等材料中开展过测试。

4.交联效率较高，穿透性较好

钌体系在可见光区具有较高摩尔消光系数，可在相对较低引发剂浓度下实现较快固化，同时对较厚或较大体积构建体具有一定均匀固化能力。

5.刚度可调

通过调节光引发剂浓度、光照强度与照射时间，可在一定范围内调控最终水凝胶的储能模量与机械刚度，适配不同组织模型对基质软硬的差异化需求。

6.细胞相容性表现较优

在公开文献测试条件下，将可见光强度由 3 mW/cm² 提升至 100 mW/cm²，或将钌浓度提高至 10 倍，封装细胞活力仍可维持在约 90% 水平；该结果受材料体系、细胞类型与光照条件影响，仅作为参考区间而非绝对保证。

7.颜色提示属性

钌溶液呈红/黄/橙色，加入体系后会改变预凝胶、水凝胶或打印结构的颜色，可作为混合均匀度与分布状态的直观参考。

三、储存条件与稳定性

1.未复溶干粉状态

产品常温运输，收到后置于室温避光干燥处保存即可。干粉在室温条件下稳定性大于 1 年，建议密封防潮、避免反复长时间暴露于高湿环境。

2.复溶后液体状态

按需称取粉末配制母液，复溶后的钌溶液与过Na₂SO₄溶液应分别保存，建议在 2 周内使用完毕，避免长期存放导致活性下降或污染风险。

3.无菌处理建议

本试剂盒为非无菌产品。用于含细胞体系时，可采取以下两种方式之一：

• 在细胞培养体系中添加适量抗生素；

• 将钌与过Na₂SO₄分别复溶后，各自通过 0.2 μm 滤膜进行无菌过滤，过滤后溶液同样建议在 2 周内使用。

4.避坑提醒

钌与过Na₂SO₄在复溶前、后均不要预先混合——两者直接接触会发生快速氧化还原反应并瞬时产生沉淀，失去光引发活性。

四、工作原理

Ruthenium/过Na₂SO₄（Ru/SPS）体系是一种基于光氧化还原催化与酪氨酸偶联的交联机制，并非传统丙烯酸酯链式自由基聚合的全等价路径。

在 400-450nm 可见光照射下，Ru(II) 配合物被激发，并将电子转移给过Na₂SO₄（SPS），分别生成 Ru(III) 与硫酸根自由基。Ru(III) 可氧化生物大分子中的芳香族氨基酸残基——尤其是酪氨酸——使其形成酪氨酰自由基中间体；相邻的酪氨酸残基进而通过芳环耦合形成二酪氨酸（dityrosine）共价桥接，构成稳定的交联节点。

与此同时，过Na₂SO₄分解产生的自由基可参与稳定反应中间体、辅助终止与网络形成。整个过程无需对蛋白质进行强化学修饰即可在原位引入共价交联，因此能够较好地保留天然 ECM 材料的原有生物活性与结构特征。

简言之，该体系的本质是：

可见光激发 → 钌氧化还原循环 → 酪氨酸自由基生成 → 二酪氨酸共价交联 → 水凝胶网络增强

这一机制对含酪氨酸残基丰富的胶原、明胶、丝素、纤维蛋白及部分重组蛋白材料具有较广泛的适用性。

五、可解决的实验问题

在组织工程与生物制造场景中，研究者常遇到以下几类痛点，本试剂盒可针对性提供改善思路：

1. 水凝胶太软、成型后易塌陷

天然蛋白水凝胶在生理条件下常机械强度不足。通过可见光二次交联，可在初步形成物理凝胶后进一步强化网络，提升形状保真度与承载性能。

2. 生物打印结构保真度低

挤出式或支撑浴打印后的精细结构在后续培养中易变形。光交联可在打印后“锁定"构型，减少流动、坍塌与分辨率损失。

3. 紫外光对细胞损伤明显

传统 UV 引发体系可能对封装细胞造成 DNA 损伤或活力下降。400-450nm 可见光路径对细胞更温和，适合高细胞密度构建。

4. 化学交联剂引入外来基团、影响生物活性

glutaraldehyde、genipin 等交联方式可能改变蛋白天然构象。Ru/SPS 主要利用材料自身酪氨酸残基成键，外来化学修饰较少。

5. 大体积构建体固化不均

可见光在含水体系中具有相对较好的穿透深度，有助于厘米级或厚壁结构整体均匀固化，减少表固内软现象。

6. 基质刚度无法灵活调节

不同组织（神经、软骨、心肌、皮肤）对刚度敏感。该体系允许通过“光照时间+光强+引发剂浓度"三维参数组合，梯度化调控硬度。

六、使用方法

6.1 常规水凝胶/生物墨水光交联流程

第一步：计算体系总体积

先明确待交联的水凝胶或生物墨水总体积（含 ECM 基质与细胞）。

第二步：计算添加体积比例

将总体积乘以 0.02，即每 100 mL 体系各加入 2 mL 钌母液与 2 mL 过Na₂SO₄母液。该 2% 为推荐起始比例，可根据交联需求上下微调。

第三步：配制钌母液

将所需量钌粉末溶于去离子水或 1×PBS，配成 37.4 mg/mL 的储备液，避光保存、充分混匀。

第四步：配制过Na₂SO₄母液

将所需量过Na₂SO₄粉末溶于去离子水或 1×PBS，配成 119 mg/mL 的储备液。

第五步：加入钌溶液

取第二步计算得到的体积，加入钌母液到预水凝胶溶液中，轻柔但充分混匀，避免引入大量气泡。

第六步：加入过Na₂SO₄溶液

再取等量过Na₂SO₄母液加入预凝胶体系，充分混匀。

⚠️ 钌与过Na₂SO₄母液不要提前混合，必须先后加入基质中。

第七步：加入细胞（可选）

若为细胞负载体系，在光引发剂加入并混匀后、交联前加入细胞，轻轻重悬均匀。

第八步：可见光交联

使用 400-450nm 波段光源照射。起始推荐条件：

• 光强：50 mW/cm²

• 时间：大于 3 分钟

可根据结构厚度、透明度、目标刚度适当延长或提高光强。建议先做小体积梯度测试，再放大到正式实验。

6.2 中和 I 型胶原的二级交联方案

若使用已中和的 I 型胶原：

1. 先按常规将胶原在 37℃ 条件下聚合形成初始物理水凝胶；

2. 再向体系中补入钌与过Na₂SO₄；

3. 使用 400-450nm 可见光进行二次光交联；

4. 通过调节光照参数进一步增加凝胶刚度与稳定性。

该方法适合需要先成型、再强化的大体积胶原模型。

6.3 与 Lifeink® 200 及 FRESH 打印联用方案

打印与支撑去除

1. 按 Lifeink® 200 推荐参数将结构打印至 FRESH 支撑浆料中；

2. 打印完成后置于培养环境，使 FRESH 明胶支撑缓慢融化；

3. 约 30 分钟后开始置换：吸出部分融化明胶，补充等温预热培养液，多次重复至支撑基本清除。

光交联步骤

4. 分别配制钌与过Na₂SO₄母液；

5. 计算结构所处培养液总体积，按总体积 2% 分别加入钌与过Na₂SO₄（直接加入同一培养皿中，勿预混）；

6. 用 400-450nm 可见光照射，直至达到所需交联程度；

7. 轻柔更换新鲜培养液，去除残余引发剂与反应副产物。

6.4 用量示例

以 20 mL 中和胶原体系为例：

• 添加体积 = 20 mL × 0.02 = 0.4 mL（钌与过Na₂SO₄各 0.4 mL）

• 钌用量 = 0.4 mL × 37.4 mg/mL = 14.96 mg

• 过Na₂SO₄用量 = 0.4 mL × 119 mg/mL = 47.6 mg

即：将 14.96 mg 钌溶于 0.4 mL 水或 PBS；将 47.6 mg 过Na₂SO₄溶于另一 0.4 mL 水或 PBS，再依次加入体系。

七、常见问题与解决方案

Q1：为什么不能把钌和过Na₂SO₄先混在一起？

A：两者接触即发生氧化还原反应生成沉淀，导致失效。必须分别溶解、分别加入预凝胶体系。

Q2：复溶后液体有颜色，正常吗？

A：正常。钌溶液本身呈红/黄/橙色，会使水凝胶或打印件着色，不影响交联功能，但成像时需注意背景色干扰。

Q3：非无菌产品用于细胞实验会不会有污染风险？

A：会有。含细胞体系建议无菌过滤（0.2 μm，分别过滤）或配合抗生素使用，并在 2 周内用完复溶液。

Q4：光照后没固化或太软怎么办？

A：可依次排查：①母液浓度是否准确；②添加体积是否达到 2%；③材料是否含足够酪氨酸/丙烯酰基团；④光强是否达标、波长是否在 400-450nm；⑤照射时间是否过短。建议先做 1-2 mL 小样验证。

Q5：光照后太硬、细胞死了？

A：可能是光强过高或时间过长。可下调光强、缩短照射时间，或降低引发剂比例，并做活死染色验证窗口。

Q6：可以用 PBS 还是必须用纯水？

A：水或 1×PBS 均可，按后续体系渗透压需求选择。含细胞体系更常用 PBS 或培养液兼容缓冲体系。

Q7：干粉可以分装使用吗？

A：可以。按需称取，剩余干粉密封避光室温保存，避免受潮与反复开盖。

Q8：能用于体内或临床吗？

A：本产品仅限科研使用（R&D use only），不用于人体、诊断或治疗目的。

Q9：交联后需要洗掉引发剂吗？

A：建议用新鲜培养液轻柔置换，减少残留。对长期培养尤其重要。

Q10：不同材料都要照 3 分钟吗？

A：3 分钟是起始参考值。GelMA 等丙烯酸酯体系与纯胶原/明胶体系响应速度不同，应以流变或成型测试确定最佳参数。

八、安全与操作提示

• 过Na₂SO₄为氧化性固体，避免与还原性物质、有机物大量混放；

• 操作时建议佩戴手套、护目镜，在通风条件下称量粉末，避免吸入；

• 钌配合物有色且可能沾染实验台与器械，建议使用深色或标明用途的移液头；

• 光源使用期间避免直视，尤其高功率蓝光/紫蓝光 LED 或激光源；

• 详细危害与处置请以对应批次 SDS（安全数据表）为准。

九、适用研究方向参考

• 3D 细胞培养与水凝胶微环境构建

• 组织工程支架与疾病模型（软骨、心脏、神经、皮肤等）

• 挤出式、DLP、光刻式生物打印

• FRESH 打印后固化

• 天然 ECM 材料（胶原/明胶/丝素）刚度梯度研究

• 细胞力学信号与基质硬度响应实验

• 可注射水凝胶与原位成型材料开发

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更多产品信息，请联系Advanced BioMatrix授权代理商：上海起发实验试剂有限公司

（注：本文内容基于品牌公开资料及行业常规信息整理，具体以品牌信息文档为准。）