3D生物列印過程中使用的「生物墨水」發展，已逐漸由單一組分向複合型發展。
現在常見的市場化「生物墨水」主要包含：甲基丙烯酸化明膠（GelMA）、甲基丙烯酸化透明質酸（HAMA）、甲基丙烯酸化海藻酸鹽（ALMA）、甲基丙烯酸化硫酸軟骨素（CSMA）、甲基丙烯酸化羧甲基殼聚糖（CMCSMA）。
這些墨水都是光敏感型，通過與光引發劑溶液混合可在特定波長光照條件下交聯固化，具有生物相容性好，易於列印，成膠後可模擬多種細胞外基質（ECM），在皮膚修復、軟骨構建、三維細胞培養等領域被廣泛應用。
上述「生物墨水」是廣譜性，適用於大多數人源或動物源細胞，但單一組分構成的「生物墨水」固化而得的水凝膠卻並非是「十項全能選手」，或存在力學性能不足或存在完美適合目標細胞增殖分化等問題。
為了提高水凝膠的性能或使其更具專一性，往往會在原先基礎上加入特定的組分，製備出表現更優的「生物墨水」，達到1+1大於2的目的。為了優化單一組分「生物墨水」的生物力學特性，常見的是將複合材料與天然材料混合製備複合型「生物墨水」。而為了負載特定細胞進行3D生物列印構建特定器官組織，生長因子是常見的添加組分。
表一 部分常見生物醫用材料匯總
北京大學第三醫院敖英芳課題組[1]將絲素蛋白與明膠共混，製成複合型「生物墨水」，列印後再用酒精與京尼平交聯，製備出應用於兔半月板的絲素蛋白-明膠組織工程支架（SFG）。
這種複合型材料，彌補了絲素蛋白列印性差與明膠機械強度不足的缺點，交聯後的機械性能可滿足兔半月板軟骨修復的需求。另外還將骨髓間充質幹細胞親和肽E7結合在支架上，製備出SFG-E7支架，提高富集骨髓間充質幹細胞的能力。通過實驗證明，絲素蛋白-明膠支架是一種理想的軟骨修復材料，同時也具備用於除關節外的其他軟骨修復手術。
圖一 絲素蛋白-明膠系列組織工程支架製備示意圖[1]
透明質酸是一種優秀的生物材料，因其優秀的保水性與粘彈性，與一些器官的ECM高度相似，使得它成為可用於組織工程支架的天然生物材料，但其短板是力學性能不足。
美國新澤西州立羅格斯大學Madison D. Godesky等[2]針對透明質酸力學性能不足的缺點，通過點擊化學，將聚乙二醇（PEG）與硫醇改性透明質酸（HAS）進行親核加成，從而獲得透明質酸-聚乙二醇複合水凝膠（HAS-PEGDA）。該種改性後的透明質酸基水凝膠力學性能大幅提高，同時生物形容性高且利於細胞黏附增殖。這為透明質酸基材料在人體組織修復領域的應用提供了進一步的可行性。
2020年，美國威克森林再生醫學研究所的Anthony Atalat教授與英國倫敦大學幹細胞和再生醫學部的Paolo DeCoppi教授合作在Nature Biomedical Engineering雜誌上針對如何將3D生物列印向臨床醫療轉化與轉化過程中面臨的機遇與挑戰進行了綜述[3]，其中特別針對軟骨、皮膚、骨三類器官組織進行了敘述與展望。
他指出「生物墨水」為了滿足精確複製組織的功能和生物力學特性的需求，解決方案是將合成材料與天然材料共用列印出複合支架；為了滿足組織血管化與建立具有複雜結構的多尺度分層血管網絡，解決方案是在「生物墨水」種添加生長因子或以細胞促進血管化的模式進行。
最終，3D生物列印應用於臨床，需要在微觀與宏觀兩個尺度上達到與天然器官組織有近似的生物力學特性，並且具有完整的血管網絡，包括動脈、靜脈、脈細血管。目前通過3D生物列印製得的軟骨、骨和皮膚結構部分符合這些標準，並且列印的組織結構規模和功能也在不斷完善，但對於生理要求更高的更複雜組織的生物列印來說，仍然存在重大挑戰。
隨著3D生物列印技術的發展，複合型「生物墨水」更加契合實際臨床、藥物篩選模型、器官晶片、細胞三維培養的需求。因此，性能更加優異的複合型「生物墨水」的研發將越發迫切與重要。