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5 大生物打印技术

时间:2024-01-23      阅读:115

归根结底,3D生物打印机确实是一种强大的设计工具,使科学家能够将生物学与3D几何学相结合。

有几种不同的生物打印方法可用于将生物材料与细胞图案化,以创建 3D 组织模型。方法包括 2D 和 3D、喷墨、激光或基于挤出的生物打印。生物打印机是基于 3D 挤出的打印机,它使用压缩空气从注射器中逐层沉积生物墨水。但即使在这一类别中,也有许多不同的生物打印技术和方法。在这里,我们展示了的组织结构,可以帮助您创建复杂且与生物医学相关的组织结构。


Allevi芯片上的器官芯片微流体PDMS碳水化合物玻璃体积法脉管系统


牺牲生物打印

原则上,牺牲生物打印是一种将临时支持材料与目标载细胞生物材料一起沉积的方法。打印完成后,目标生物墨水被交联,使其结构更合理,并去除牺牲材料。这样,您就可以在打印过程中支持复杂的 3D 几何形状,甚至可以在结构内部创建负空间。

用作祭祀支撑的常见材料之一是 Pluronic 127。这种合成共聚物在室温下形成凝胶。然而,当冷却到4°C时,它会液化并被冲走。另一种选择是碳水化合物玻璃,它是一种特殊材料,可在 120°C 下打印并与异丙醇溶解。通过在设计中应用牺牲性生物打印,您可以创建类似脉管系统的网络、可灌注系统,甚至是用于芯片实验室应用的原型芯片。这是光刻等更复杂方法的快速有效替代方案。

直接铸造

牺牲生物打印也可以与这里描述的另一种技术相结合——直接铸造。您可以使用 Pluronic 或 Carbohydrate Glass 来创建模具,而不是 3D 打印终结构本身,这些模具将用作铸造另一种材料的模板。铸造本身也可以使用您的Allevi生物打印机进行。您的生物打印机无需手动移液目标生物墨水,而是可以快速、地沉积在模具内。一旦生物材料固化,您就可以安全地去除支撑材料。这可以使整个铸造过程更加自动化,从而节省您在实验室的时间。

凝胶支撑

悬浮水凝胶的自由形式可逆包埋 (FRESH) 是一种强大的技术,用于 3D 生物打印具有复杂几何形状的软组织。如果您的墨水粘度低或交联缓慢,FRESH是一个的解决方案。这种方法使用由明胶微粒组成的支撑浴,其表现为固体状液体。这意味着,当针头浸入这种混合物中时,它可以自由地穿过颗粒,然而,当生物墨水被挤出到支撑浴中时,浴液将生物墨水固定在一起,提供一些额外的稳定性。

这将使您可以打印更复杂的形状,包括空心 3D 模型、悬垂和桥梁,而使用标准挤出方法无法做到这一点。通过在支撑槽中加入交联剂,您还可以诱导生物墨水结构的聚合。当您的结构完成后,您将明胶加热到 37°C,这只会溶解明胶——只留下您的结构完好无损。FRESH也是一种对细胞友好的技术,因此您不必担心细胞活力的任何降低。

多材料生物打印

有时一种材料是不够的。为了复制天然组织的复杂性,有时需要更多的细胞类型或生物墨水。这时,多台挤出机就派上用场了。生物打印机具有多个打印头,可在一次会话中打印多种材料。软件允许您单独控制打印参数,彼此独立。您将能够组合软质和硬质材料、不同的压力或打印速度。自动校准功能有助于实现在同一型号中打印的多种材料的正确配置。这开启了无数的可能性——从打印热塑性支撑物或外壳、在同一结构中组合多个细胞区室、创建细胞或生物分子的梯度,到将导电材料整合到您的下一个高级组织模型中。

同轴的

利用  生物打印机上有多台挤出机的另一种方法是使用同轴套件。这使您能够利用流体层流的力量。使用专门设计的喷嘴,您可以通过同一根针挤出两种或三种材料。这样,您可以在材料的挤压线中形成不同的图案。例如,一种材料可以形成壳流,而另一种材料将形成型芯。由于这种生物打印技术,可以打印由两种或多种材料组成的链,或者挤出与其交联剂同时的低粘度材料,例如海藻酸钠和氯化钙。更重要的是,您可以使用上面讨论的牺牲材料技术,将牺牲墨水为股线的核心。该核心一旦被移除,就会形成一个负空间,例如可灌注通道。

以下产品供您参考:

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