光固化生物3D打印技術(shù)在類器官、血管、骨修復(fù)、體外病理模型中的應(yīng)用

光固化生物3D打印技術(shù)是基于生物墨水的光化學(xué)合成反應(yīng)來實現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)成形的一項新興成型技術(shù)。該方法所具有的打印速度快、打印精度高、成型能力強等優(yōu)勢使其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、多尺度組織結(jié)構(gòu)的制造，適用于醫(yī)工交叉領(lǐng)域批量可重復(fù)制造的需求。



投影式光固化生物3D打印機長期以來為醫(yī)工交叉領(lǐng)域科研人員的研究提供助力，已被廣泛地應(yīng)用于相關(guān)課題，包括類器官、血管、骨/軟骨修復(fù)、體外病理模型等�，F(xiàn)精選十篇投影式光固化生物3D打印客戶論文，供大家學(xué)習(xí)。

NO · 1

題目：Epithelial Gasdermin D shapes the host-microbial interface by driving mucus layer formation
期刊：Science Immunology（IF 30.063）
應(yīng)用：開發(fā)一套腸道體外活體培養(yǎng)及檢測體系用于模擬體內(nèi)環(huán)境研究生理機制
相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8600）
摘要：腸道作為“第一道”屏障對抵御外來感染以及維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但由于黏蛋白在體內(nèi)以高糖基化的形式存在，并且離體后極易被破壞，因此目前對于腸道黏液層的離體檢測技術(shù)仍存在瓶頸。本研究基于投影式光固化3D打印技術(shù)開發(fā)的一套腸道體外活體培養(yǎng)及檢測體系，可以更好地模擬體內(nèi)的環(huán)境，同時方便檢測腸道受不同信號刺激后黏液層的變化。通過對離體腸道給予多種細菌來源的刺激物處理，發(fā)現(xiàn)腸道共生菌能夠提供杯狀細胞中GSDMD活化的信號，同時活化的GSDMD促進杯狀細胞分泌黏液，從而維持正常的腸道屏障穩(wěn)態(tài)。揭示了一種上皮分泌型細胞中GSDMD參與維持屏障免疫的重要生理功能，并提示以GSDMD作為抗炎藥物治療靶點的潛在風(fēng)險。
原文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abk2092

NO · 2
 

題目：Printability during projection-based 3D bioprinting

期刊：Bioactive Materials ( IF 16.874 )

應(yīng)用：系統(tǒng)性探究投影式光固化生物3D打印的可打印性

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8600）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：由于打印的高精度和高效率，投影式光固化生物3D打印受到了廣泛的應(yīng)用，但大部分研究人員對投影式光固化生物3D打印過程的理解仍很不清晰，阻礙了生物墨水的高質(zhì)量打印。該文沿著墨水配制-參數(shù)優(yōu)化-量化評價-打印規(guī)范化的工藝路線，系統(tǒng)探討了投影式光固化生物3D打印技術(shù)的可打印性，分析了投影式光固化生物3D打印過程中的光交聯(lián)反應(yīng)，總結(jié)了投影式光固化生物3D打印對生物墨水的具體要求。建立了兩個標準的量化模型來評估二維和三維打印誤差。給出了5類常用的打印參數(shù)配置參考，方便同行的快速應(yīng)用。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.09.021

 

NO · 3

 

題目：3D Printed Biomimetic Epithelium/Stroma Bilayer Hydrogel Implant for Corneal Regeneration

期刊：Bioactive Materials (IF 16.874)

應(yīng)用：構(gòu)建人工角膜，用于角膜移植

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8600）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：角膜移植手術(shù)可修復(fù)角膜疾病導(dǎo)致的視力損傷，但角膜供體匱乏、人工角膜移植術(shù)后存在嚴重的術(shù)后并發(fā)癥。本研究設(shè)計并合成了一種聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯�；�明膠(GelMA)水凝膠用于構(gòu)建角膜支架。負載角膜上皮細胞 rCECs、間充質(zhì)干細胞rASCs分別打印上皮層、正交纖維基質(zhì)層，加速上皮愈合與基質(zhì)再生，為角膜的愈合提供有效的再生環(huán)境。通過投影式3D生物打印實現(xiàn)角膜移植體個性化，替代傳統(tǒng)高分子材料的澆筑角膜。PEGDA-GelMA水凝膠及打印方式為未來制備可移植于人體的角膜帶來了希望。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.01.034

 

NO · 4

題目：Microtissue-Based Bioink as A Chondrocyte Micro-Shelter for DLP Bioprinting

期刊：Advanced Healthcare Materials (IF 11.092)

應(yīng)用：構(gòu)建精細的耳廓結(jié)構(gòu)，結(jié)合自主開發(fā)的微組織生物墨水，用于軟骨再生研究

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8600）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：生物3D打印打印具有強大生命力的特定組織仍存在巨大的挑戰(zhàn)。本研究開發(fā)了一種具有良好打印性和生物相容性的微組織生物墨水，并利用投影式光固化生物3D打印耳廓結(jié)構(gòu)用于軟骨再生。該微組織生物墨水由軟骨脫細胞基質(zhì)CAM與GelMA按一定比例交聯(lián)制備并通過光固化生物3D打印可快速測試該生物墨水的可打印性。此外，該研究自主設(shè)計的軟骨微組織生物墨水支持殘耳軟骨細胞的體外長期培養(yǎng)，可有效模擬細胞三維生長微環(huán)境，建立細胞間連接，促進體內(nèi)軟骨再生。該軟骨微組織生物墨水具有良好的生物相容性和力學(xué)性能，為小耳畸形患者的治療帶來了新的希望。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adhm.202201877

 

NO · 5

題目：Hyaluronic acid methacrylate/pancreatic extracellular matrix as a potential 3D printing bioink for constructing islet organoids

期刊：Acta Biomaterialia (IF 10.633)

應(yīng)用：構(gòu)建胰島類器官用于模擬胰腺微環(huán)境

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8601Pro）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：胰島移植是治愈I型糖尿�。═1MD）的一種手段，但胰島移植缺乏細胞外基質(zhì)的支持和新生血管的形成而療效欠佳，這限制了其在糖尿病研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本文研究將胰腺細胞外基質(zhì)（pECM）和甲基丙烯�；�透明質(zhì)酸（HAMA）結(jié)合開發(fā)了一種組織特異性細胞外基質(zhì)生物墨水，利用投影式光固化生物3D打印構(gòu)建的胰島類器官能模擬胰腺的微環(huán)境，通過維持胰島細胞粘附和形態(tài)以改善胰島功能和活性。同時自主設(shè)計的3D打印結(jié)構(gòu)在體內(nèi)利于促進血管新生和血管網(wǎng)絡(luò)的形成，支持胰島的長期功能維持。HAMA/pECM組織特異性生物墨水構(gòu)建的3D打印胰島類器官有可能用于臨床應(yīng)用。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.06.036

 

NO · 6

題目：A 3D-printed PRP-GelMA hydrogel promotes osteochondral regeneration through M2 macrophage polarization in a rabbit model

期刊：Acta Materialia (IF 10.633)

應(yīng)用：構(gòu)建PRP-GelMA水凝膠復(fù)合支架用于骨/軟骨損傷修復(fù)

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8600）、甲基丙烯酰化明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：富血小板血漿（PRP）由于其獨特的生物特點無法在體內(nèi)長期穩(wěn)定存在，因而其對骨軟骨修復(fù)的長期治療效果欠佳。由于血小板激活后生長因子瀑布式釋放，本研究采用GelMA包裹PRP構(gòu)建了一種PRP-GelMA水凝膠復(fù)合支架用于骨軟骨損傷修復(fù)，以提高PRP在體內(nèi)的長期療效。投影式光固化3D打印PRP-GelMA水凝膠支架不僅直接促進了干細胞的遷移增殖及分化，并調(diào)控組織免疫細胞（巨噬細胞），共同促進組織修復(fù)，在較長的時間內(nèi)達到穩(wěn)定的體內(nèi)治療效果。PRP-GelMA水凝膠復(fù)合支架為未來骨軟骨缺損修復(fù)提供了新的思路。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.04.010

 

NO · 7

題目：3D printing of gelatin methacrylate-based nerve guidance conduits with multiple channels

期刊：Materials and Design（IF 9.417）

應(yīng)用：構(gòu)建GelMA多通道導(dǎo)管支架用于制備神經(jīng)導(dǎo)管

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8601Pro）、甲基丙烯酰化明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：周圍神經(jīng)損傷后自修復(fù)和再生效果差強人意，自體神經(jīng)供體有限也限制了其臨床的應(yīng)用且術(shù)后無法完全恢復(fù)功能。該研究以GelMA水凝膠為生物墨水，基于投影式3D生物打印技術(shù)打印了多通道神經(jīng)導(dǎo)管支架，為具有復(fù)雜仿生結(jié)構(gòu)的NGCs快速、精準地打印提供了新的思路和研究方法。該支架支持PC-12細胞存活、粘附和增殖，還可以沿縱向管道遷移，同時能誘導(dǎo)神經(jīng)嵴干細胞向神經(jīng)元分化，具有良好的生物相容性和神經(jīng)分化功能。GelMA水凝膠所打印制備的多通道神經(jīng)導(dǎo)管支架對來替代自體神經(jīng)移植物具有重要的臨床意義。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108757

 

NO · 8

題目：Modeling the printability of photocuring and strength adjustable hydrogel bioink during projection-based 3D bioprinting

期刊：Biofabrication（IF=8.213）

應(yīng)用：提供了一套基于投影式光固化3D打印的標準化的提升生物墨水一致性的方法

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8601Pro）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：投影式光固化3D打印技術(shù)進行生物打印也有著明顯的局限性，限制了投影式光固化3D打印技術(shù)在生物制造領(lǐng)域的應(yīng)用。該研究系統(tǒng)探討了如何提升投影式光固化生物3D打印的質(zhì)量，建立了可打印性評價標準，構(gòu)建了打印過程模型，實現(xiàn)了生物墨水的高精度打印，并可通過工藝參數(shù)的調(diào)控來模擬不同人體軟組織的力學(xué)性能。為研究人員提供了一種標準化的提升生物墨水一致性的方法，也為藥物篩選、組織工程、再生修復(fù)等領(lǐng)域的研究者提供了一種制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、力學(xué)性能可控、可重復(fù)性高、生物相容性好的模擬組織/支架的實用方法。

原文鏈接：https://doi.org/10.1088/1758-5090/aba413

 

NO · 9

題目：A biomimetic “intestinal microvillus” cell sensor based on 3D bioprinting for the detection of wheat allergen gliadin

期刊：Bioelectrochemistry（IF 5.76）

應(yīng)用：構(gòu)建小腸絨毛細胞傳感器，用于食品過敏原檢測

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8601Pro）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：現(xiàn)有的技術(shù)在細胞傳感器中存在挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)細胞傳感器細胞只是簡單的聚集在一起，缺乏原生器官的建筑特征，從而無法產(chǎn)生更高層次的功能特征，無法真正的模擬組織或器官的天然生理功能。本研究在3D打印宏觀尺度上打印小腸微絨毛結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控組織尺寸和結(jié)構(gòu)，在其負載肥大細胞，模擬體內(nèi)真實過敏環(huán)境，實現(xiàn)3D立體式檢測，嘗試實現(xiàn)單一成分細胞檢測到組織工程檢測的跨步，使三維組織檢測成為可能，實現(xiàn)更真實更全面的生物傳感模擬。該食品過敏原電化學(xué)檢測方法在食品安全檢測與評價中的具有潛在應(yīng)用價值。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2021.107919

 

NO · 10

題目：A Silk Fibroin Methacryloyl-Modified Hydrogel Promoting Cell Adhesion for Customized 3D Cell-Laden Structures

期刊：ACS Applied Polymer Materials（IF 4.855）

應(yīng)用：SilMA/GelMA/HAMA多組分水凝膠促進細胞黏附用于定制的3D細胞負載結(jié)構(gòu)

相關(guān)產(chǎn)品：投影式光固化生物3D打印機（EFL-BP-8601Pro）、甲基丙烯�；�明膠（EFL-GelMA系列）、光引發(fā)劑LAP（EFL-LAP）

摘要：細胞粘附性是組織形成的物理基礎(chǔ)，目前研究者主要通過對材料表面進行活性功能修飾，利用細胞黏附蛋白或多肽來促進細胞粘附。本研究采用絲素甲基丙烯�；�（SilMA）修飾明膠甲基丙烯�；�（GelMA）/透明質(zhì)酸甲基丙烯�；�（HAMA）制備了具有良好可打印性能的水凝膠，并在載有細胞的打印中促進細胞粘附。通過材料表征驗證了SilMA/GelMA/HAMA多組分復(fù)雜水凝膠體系的可打印性并獲得水凝膠體系的最佳配方。多組分水凝膠體系可通過調(diào)節(jié)SilMA含量以提高細胞粘附性能及力學(xué)性能，為自主開發(fā)特殊功能的生物墨水提供策略。細胞培養(yǎng)實驗驗證了多組分水凝膠體系的生物學(xué)性能。SilMA/GelMA/HAMA水凝膠將在組織工程中的定制3D結(jié)構(gòu)中具有廣泛的意義。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsapm.2c00952