據(jù)《3D打印商情》了解，材料學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威刊物《Advanced Materials》上近日發(fā)表了一篇來自于深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部的論文，論文題為《Freeform, Reconfigurable Embedded Printing of All-Aqueous 3D Architectures》（DOI: 10.1002/adma.201904631）。該論文指出，深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種可自由重構(gòu)的嵌入式全水性（FREAL）生物打印方法，以創(chuàng)建3D架構(gòu)的微結(jié)構(gòu)。通過帶有活細胞的分隔式生物墨水，3D打印的組織構(gòu)建體可以構(gòu)建醫(yī)學(xué)模型和器官芯片，從而促進再生醫(yī)學(xué)研究。
“這提供了獨特的機會和強大的工具，因為可以從各種各樣的天然和合成親水性聚合物中設(shè)計出無限的配方來模仿組織?！?論文指出。
“這種打印方法可能對設(shè)計仿生的、動態(tài)的組織樣構(gòu)建體有用，在藥物篩選、體外組織模型和再生醫(yī)學(xué)中有潛在的應(yīng)用?！?/span>
自由形式可重構(gòu)嵌入式全水性生物打印
研究人員表示，水基或水基微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、處理和保存具有挑戰(zhàn)性，因為其表面易于收縮為具有最小表面積的球形。FREAL生物打印被設(shè)計為推進復(fù)雜的組織狀3D結(jié)構(gòu)（包括動脈、導(dǎo)尿管和氣管）的生物打印。
在不相容的水性環(huán)境中，使用水性生物墨水形成全液體的微結(jié)構(gòu)，該水性墨水用作生物相容性載體和預(yù)凝膠溶液。在雙水相體系（ATPS）中，聚合物之間的FREAL中利用了氫鍵相互作用，該體系可以穩(wěn)定數(shù)周。此外，可以將不同的細胞與創(chuàng)建的生物墨水和基質(zhì)分別組合，以獲得具有可灌注血管網(wǎng)絡(luò)的定制設(shè)計的微結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過實驗，該團隊指出：“配制的ATPS可以連續(xù)寫入全水性3D結(jié)構(gòu)，并確保足夠的穩(wěn)定時間以防破裂直到形成界面膜?！?/span>
“在打印過程中，如果墨水粘度與基體的粘度相比過大，則擠出的線將被打印頭拖住，影響打印精度。如果油墨粘度太低而無法抑制界面張力效應(yīng)，則打印的線會迅速斷裂?！?/span>
加速再生醫(yī)學(xué)
活細胞可以在FREAL打印中直接混合到墨水相或基質(zhì)相中。研究人員推斷，ATPS打印為活細胞提供了合適的平臺?！敖M織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展要求不同細胞株的3D共培養(yǎng)。通過使用雙通道微流體打印頭，可以將具有可控空間分布的不同單元一起打印。
“如果基質(zhì)相是交聯(lián)的，則可以制造組織狀結(jié)構(gòu)，其中可控制組成和密度的不同細胞位于預(yù)定的空間模式中。但是，我們注意到很難徹底清除精致的結(jié)構(gòu)，同時保持附近的結(jié)構(gòu)不受影響?！?/span>
“這提供了獨特的機會和強大的工具，因為可以從各種各樣的天然和合成親水性聚合物中設(shè)計出無限的配方來模仿組織?！?論文指出。
“這種打印方法可能對設(shè)計仿生的、動態(tài)的組織樣構(gòu)建體有用，在藥物篩選、體外組織模型和再生醫(yī)學(xué)中有潛在的應(yīng)用?！?/span>
使用FREAL打印創(chuàng)建的水結(jié)構(gòu)。
自由形式可重構(gòu)嵌入式全水性生物打印
研究人員表示，水基或水基微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、處理和保存具有挑戰(zhàn)性，因為其表面易于收縮為具有最小表面積的球形。FREAL生物打印被設(shè)計為推進復(fù)雜的組織狀3D結(jié)構(gòu)（包括動脈、導(dǎo)尿管和氣管）的生物打印。
在不相容的水性環(huán)境中，使用水性生物墨水形成全液體的微結(jié)構(gòu)，該水性墨水用作生物相容性載體和預(yù)凝膠溶液。在雙水相體系（ATPS）中，聚合物之間的FREAL中利用了氫鍵相互作用，該體系可以穩(wěn)定數(shù)周。此外，可以將不同的細胞與創(chuàng)建的生物墨水和基質(zhì)分別組合，以獲得具有可灌注血管網(wǎng)絡(luò)的定制設(shè)計的微結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過實驗，該團隊指出：“配制的ATPS可以連續(xù)寫入全水性3D結(jié)構(gòu)，并確保足夠的穩(wěn)定時間以防破裂直到形成界面膜?！?/span>
“在打印過程中，如果墨水粘度與基體的粘度相比過大，則擠出的線將被打印頭拖住，影響打印精度。如果油墨粘度太低而無法抑制界面張力效應(yīng)，則打印的線會迅速斷裂?！?/span>
A）ATPS配方的示意圖。 B）通過制定的ATPS進行FREAL打印。通過平移具有微流體設(shè)計的噴嘴，將墨水相擠出為基質(zhì)相。C）比較不同ATPS的穩(wěn)定效果的時間序列光學(xué)圖像。 D）通過界面氫鍵形成的管狀薄膜的光學(xué)圖像。E）光學(xué)和熒光顯微鏡圖像表明，兩種生物墨水的流體動力學(xué)直徑均為30 nm，熒光為100 nm的聚苯乙烯珠。
加速再生醫(yī)學(xué)
活細胞可以在FREAL打印中直接混合到墨水相或基質(zhì)相中。研究人員推斷，ATPS打印為活細胞提供了合適的平臺?！敖M織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展要求不同細胞株的3D共培養(yǎng)。通過使用雙通道微流體打印頭，可以將具有可控空間分布的不同單元一起打印。
“如果基質(zhì)相是交聯(lián)的，則可以制造組織狀結(jié)構(gòu)，其中可控制組成和密度的不同細胞位于預(yù)定的空間模式中。但是，我們注意到很難徹底清除精致的結(jié)構(gòu)，同時保持附近的結(jié)構(gòu)不受影響?！?/span>
使用FREAL打印創(chuàng)建的水結(jié)構(gòu)。
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