深大开发出用于再生医学的生物3D打印方法

发布:cyqdesign 2019-11-14 10:06 阅读:809

来自深圳大学医学部的孔湉湉团队已经开发出一种可自由重构的嵌入式全液体(FREAL)生物打印方法,以创建3D架构的微结构。通过带有活细胞的分隔式生物墨水,3D打印的组织构建体可以促进医学模型芯片上的器官,从而促进再生医学研究。

深大医学院研究人员在国际学术期刊《Advanced Materials》发表了论文,说道:“这提供了独特的机会和强大的工具,因为可以从各种各样的天然和合成亲水性聚合物中设计出无限的配方来模仿组织。这种印刷方法可能对设计仿生,动态组织样构建体有用,可用于药物筛选,体外组织模型和再生医学中。”

使用FREAL打印创建的液态结构

根据研究人员的说法,水基或水基微结构的创建,处理和保存具有挑战性,因为其表面易于收缩为具有最小表面积的球形。FREAL生物打印已被设计为推进复杂的组织状3D结构(包括动脉,导尿管和气管)的生物打印。

在不混溶的水性环境中,使用水性生物墨水形成全液体的微结构,该水性墨水用作生物相容性载体和预凝胶溶液。在水两相体系(ATPS)中,聚合物之间的FREAL中利用了氢键相互作用,该体系可以稳定数周。此外,可以将不同的细胞与创建的生物墨水和基质分开组合,以获得具有可灌注血管网络的量身设计的微结构。

经过实验,该团队指出:“配制的ATPS可以连续写入全水3D结构,并确保足够的稳定时间以防破裂直到形成界面膜。在打印过程中,如果墨水粘度与基体的粘度相比过大,则挤出的线将被打印头拖住,包括打印精度。如果油墨粘度太低而无法抑制界面张力效应,则印刷线会迅速断裂。”

A)显示ATPS配方的示意图。B)通过制定的ATPS进行FREAL打印。通过平移具有微流体设计的喷嘴,将墨水相挤出为基质相。C)比较不同ATPS的稳定效果的时间序列光学图像。D)通过界面氢键形成的管状薄膜的光学图像。E)光学和荧光显微镜图像表明,两种生物墨水的流体力学直径均为30 nm,荧光的100 nm聚苯乙烯珠粒。

活细胞可以在FREAL打印中直接混合到墨水相或基质相中。研究人员推断,ATPS印刷为活细胞提供了合适的平台。“组织工程学和再生医学的发展要求不同细胞系的3D共培养。通过使用双通道微流体打印头,可以将具有可控空间分布的不同单元一起打印。

使用FREAL打印创建的液态结构

这篇论文《自由形式、可重构的全液态3D架构嵌入式打印》(Freeform, Recongurable Embedded Printing of All-Aqueous 3D Architectures ) 由罗冠义,于亚峰,袁玉雪,薛晨,刘柳和孔湉湉(音译)合著。

关键词: 3D打印
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