细胞组织活性生物材料3D打印制造zui强音!—Biofactory活性细胞组织材料打印制造系统
 
 
 

RegenHU三维生物打印机在生物材料兼容性、细胞友好打印特性等各项参数上处于地位。瑞士RegenHU 3D生物打印与制造系统已经广泛用于再生医学、组织工程、癌症、干细胞、医用高分子材料等科学领域的研究中.

Regenhu—生物与材料的*结合，组织工程、再生医学的革命!

Biofactory活性细胞组织材料打印制造系统亮点：
多达8个打印头，具有复杂组织等打印物快速构建能力：
强大的加料仓有利于整体三维结构的构建，从而实现同时打印组织/器官内的不同组分，使用不同的细胞、细胞外基质和生物活性因子，并且使用的配比。
高精度、精准定位和喷涂：即分辨率高,该系统射出精度20pl和颠覆传统的三维陀螺定位可精准控制墨水喷射位置和墨水的量，有利于生物显微结构的建立，有利于局部痕量供给生物活性因子及药物，从而有利于控制组织的局部生长发育
构建速度快：配套生物材料、生物墨水BioInk和 OsteoInk,能够快速的制造生物组织/器官，保证了生物材料的存活率，从而显著有利于再生医药、器官移植等未来医学领域。
*的微环境控制能力: Flow box提供类细胞组织所需要的类似体内的温度、湿度、光照、氧气/二氧化碳浓度控制能力,保证了整个打印过程的无菌化操作。
按需打印细胞组织器官：可以按需制造出符合个体需求的单个器官或组织，真正实现医学的个性化需求
HMI和BIOCAD专业生物打印软件:
软件容易操作，文件转换，确保后期打印精度;
HMI生物打印软件可以同时对8个打印头的参数进行输入，如打印材料，喷头直径、加热情况、喷射点距、定位参数
打印材料广泛：达到200多种材料，涵盖牛顿力学和非牛顿力学材料粘度：20–30’000mPas
细胞组织无损伤：*可见激光固化，对细胞无损伤
对使用仪器者提供*的生物凝胶BioInk和 OsteoInk, 适于大量细胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内生长。
*的生物材料和干细胞技术：
符合生物力学要求的喷射精度和喷嘴直径：该系统皮升级别的极限喷射精度和液滴控制, 有效地解决了喷射过程中的剪切力和液滴的冲击力会对打印细胞液活性造成冲击

Biofactory活性细胞组织材料打印制造系统 性能参数：
打印头个数：8个
机械手臂精度：±10um
制作盘温可温控: -5 到80℃
喷嘴直径：为活性细胞组织量身定制70um-2mm
喷射精度：20PL
制作范围：130x90x60mm
打印头粘度范围:20-30’000mPaS
绘制软体: BioCAD 和
打印头具加热功能:（zui高至250℃）
可打印材料范围：
多达到200多种材料，涵盖牛顿力学和非牛顿力学材料粘度：20–30’000mPas, Biofactory配备多达5种不同型号的打印头，可以实现组织工程支架打印、细胞打印和对高分子，如蛋白质和多种有机大分子的打印
配套打印的材料：BioInk和 OsteoInk
打印头类型：室温细胞打印头、可调温细胞打印头、皮升喷射打印头


成功案例：
（1）Lenke Horva , Yuki Umehara, Corinne Jud, et al. Engineering an in vitro air-blood barrier by 3D bioprinting, Nature,22 January 2015

 2015年Nature杂志专门刊发RegenHU BioFactory的应用文章，介绍其在构建体外血液-空气组织屏障方面的应用,研究人员成功利用BioFactory的打印精度优势，采用内皮细胞和上皮细胞构建了肺泡体外三维模型，为研究血-空气屏障的体外组织提供了非常好的途径。

 上图相比于手工构建，生物打印的组织细胞生长均匀，可以快速成层生长，形成不同细胞层组成的组织结构
 
（2）Kesti M, Müller M, Becher J,  et al. A versatile bioink for three-dimensional printing of cellular scaffolds based on thermally and photo-triggered tandem gelation. Acta Biomater. 2015 Jan;11:162-72 




上图通过共混温敏性聚合物聚-N-异丙基丙烯酰胺接枝透明质酸与甲基丙烯酸酯化的透明质酸，将其作为支架材料进行生物打印测试，结果显示其对于细胞具有良好的生物相容性。其形成的三维结构在打印后可以快速凝胶化，同时保证*的机械性能稳定。在应用牛软骨细胞进行测试后，显示流变性能，溶胀行为都达到要求，生物相容性良好。

3）Carrel J-P, Wiskott A,Moussa M, Rieder P, Scherrer S,Durual S. A 3D printed TCP/HA structure as a new osteoconductive scaffold for vertical bone augmentation.Clin. Oral Impl. Res. 00, 2014,1–8.


上图利用磷酸三钙和和羟基磷灰石3D打印多孔骨细胞生长支架，其具有良好的孔隙度和互联互通性能，特别符合成骨细胞生长。在羊颅骨模型测试中，证明其可以很好地促进皮质骨的纵向生长。相比于现有的骨替代材料，三维打印的多孔骨细胞生长支架可以提高垂直骨生长过程，植入羊颅骨模型显示其产生的新骨量比颅骨高3 mm，骨量比标准的材高四倍以上，显示其具有更好的骨生长传导性（osteoconductivity）

3D Discovery *的微环境控制能力 多功能多材料生物组织工程 3D打印系统


3DDiscovery?是一个符合成本效益的细胞高相容性3D生物印刷平台，以通过生物打印方法发掘具有潜力的三维组织工程。
此仪器藉由创新的建构方式建构软硬组织的体外模型来控制细胞之间的间隙及其形态.多种打印供选择

系统亮点：
1.多达4个打印头，具有常规组织等打印物快速构建能力：
强大的加料仓有利于整体三维结构的构建，从而实现同时打印组织/器官内的不同组分，使用不同的细胞、细胞外基质和生物活性因子，并且使用的配比
2.*的微环境控制能力: Flow box提供类细胞组织所需要的类似体内的温度、湿度、光照、氧气/二氧化碳浓度控制能力,保证了整个打印过程的无菌化操作。
可在体外极限模拟内体生理条件，打印三维细胞和复杂组织、器官。
3.高精度：即分辨率高,可以控制水凝胶喷射位置和墨水的量，有利于生物显微结构的建立，有利于局部痕量供给生物活性因子及药物，从而有利于控制组织的局部生长发育。
4.适合多种生物材料
4.1)聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乙二醇衍生物（PEG）、纤维蛋白、弹性蛋白（韧带及真皮中）、胶原蛋白、海藻酸钠、琼脂糖等。
4.2)是天然生物衍生材料，如脱钙骨基质、壳聚糖、藻酸盐凝胶等；4.3)另一类是人工合成生物高分子材料，主要有羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃等无机材料和以聚乳酸及其共聚物等为代表的有机材料。
4.4)采用聚己酸内酯，磷酸钙和水凝胶基体来形成生物相容性良好的骨骼。
5.在单一模型中同时结合细胞校号分子生物材料
6.*技术提供细胞及生物分子良好的空间控制
7.组件可升级
8.使用 BioCAD可轻松绘制模型
9.于生理环境下制作
10.可选择实验室工作台或无菌罩
3DDiscovery?多功能多材料生物组织工程3D打印系统主要参数：
外形尺寸：580/540/570mm
机械手臂精度：±10μm
制作范围：130x90x60mm
打印头个数：4个打印头
粘度范围：10'000mPaS
射出精度达: nl
打印头具加热：zui高至250℃
绘制软件: BioCAD
制作盘温可温控：-5 ~ 80 ℃
可选用的材料
?生物大分子
?钙
?细胞
?信号分子（蛋白质）
?水凝胶
?胶原蛋白
?聚己内酯
?聚酯
3DDiscovery?多功能多材料生物组织工程3D打印系统 应用范围：
1、细胞组织再生
2、药物开发
3、药物发现（3D药物和药物筛选）
4、药物毒性分析
5、组织工程坚实的支架
6、体外组织检查分析
7、复杂人类疾病体外分析模型
8、临床诊断体外组织自动化检测
9、模块化组织装配

3DDiscovery?多功能多材料生物组织工程3D打印系统 相关案例参考  
(1) Kajsa Markstedt, et al. 3D Bioprinting Human Chondrocytes with anocelluloseAlginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications. Biomacromolecules,2015, Accepted. 
文章介绍了利用软骨细胞和纤维素－海藻酸钠配成的生物墨水来打印人体的软骨组织及应用（3DDiscovery打印机）。

 
图3-6 文章相关数据及图片

ABSTRACT: In this study, a bioink that combines the outstanding shear thinning properties of nanobrillated cellulose (NFC) with the fast cross-linking ability of alginate was formulated for the 3D bioprinting of living soft tissue with cells. Printability was evaluated with concern to printer parameters and shape delity. The shear thinning behavior of the tested bioinks enabled printing of both 2D gridlike structures as well as 3D constructs. Furthermore, anatomically shaped cartilage structures, such as a human ear and sheep meniscus, were 3D printed using MRI and CT images as blueprints. Human chondrocytes bioprinted in the noncytotoxic, nanocellulose-based bioink exhibited a cell viability of 73% and 86% after 1 and 7 days of 3D culture, respectively. On the basis of these results, we can conclude that the nanocellulose-based bioink is a suitable hydrogel for 3D bioprinting with living cells. This study demonstrates the potential use of nanocellulose for 3D bioprinting of living tissues and organs.

（2）Markus Rimanna, et al. 3D Bioprinted Muscle and Tendon Tissues for Drug Development. Chimia 69 (2015) 65–67 
 
图3-7 打印后的组织结构的照片 
苏黎世大学药物开发和物质测试中心运用RegenHU打印机（3DDiscovery打印机）进行了测试。文章介绍了打印主要人类成肌细胞和鼠肌腱细胞。免疫组织化学染色显示打印后的成肌细胞在分化培养的七天后成为肌球蛋白重链(绿色)，显示肌肉横纹特征和多核细胞。A1A2显示了整个打印后的组织结构的照片。B1B2打印的鼠肌腱细胞在分化培养5天后显示*的成熟肌腱胶原蛋白。肌腱胶原I环绕在细胞核周围。 
图3-8 骨骼肌细胞和肌腱细胞打印成组织后的增殖情况
（3）Markus Rimann, et al. Standardized 3D Bioprinting of Soft Tissue Models with Human Primary Cells. Journal of Laboratory Automation, 2015, 1–14 
文章报道了使用人的原始细胞来进行皮肤软组织的三维打印培养（3DDiscovery打印机）。成纤维细胞被交替打印在bioink支架中并进行长达7周的培养。成纤维细胞*填充在bioink支架中，活性良好并扩展到整个支架中。原代人皮肤角质细胞接种在成纤维细胞形成的这种结构中，形成了真皮*的表皮样结构，这是*次对该类型的三维组织进行报道。
 
 
图3-9 成纤维细胞*填充在bioink支架中，活性良好
（4）Kristin Schacht, et al. Biofabrication of Cell-Loaded 3D Spider Silk Constructs. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2816 –2820 
 

图3-10蜘蛛丝蛋白水凝胶生成的三维细胞加载结构
生物墨水的生物印刷适应性是生物打印的目前zui大的瓶颈之一。文章报道了使用了重组蜘蛛丝蛋白作为生物墨水，发现其具有能够对细胞生存和增殖具有良好的适应能力，不需要交联剂、机械稳定添加剂或增稠剂。在这项研究中, 重组蜘蛛丝蛋白水凝胶可以自动生成的三维细胞加载结构，证明重组蜘蛛丝水蛋白凝胶在生物打印中具有良好的应用前景