BIONOVA X在打印不同硬度的肝仿生模型中的應用

介紹
CELLINK的BIONOVA X支持灰階打印，通過控制曝光時間的長短來調節(jié)打印產物的硬度，實現了對肝模型的不同硬度的模擬。
 

上為打印流程的示意圖。將裝有生物墨水的多孔板放入BIONOVA X，進行全自動的高通量打印。A中模型文件可看出三種不同顏色，分別對應了不同的曝光程度，依照其進行打印，最終得到C、D所示的打印產物。打印C使用的生物墨水沒添加細胞，能明顯看出三種不同的顏色，與A中圖案匹配，而不同顏色對應的硬度也是不同的；D同理，D所使用的生物墨水含有HepG2細胞，來源為健康的3月齡約克夏豬。

硬度分析

圖中前兩行，分別為不含細胞和含細胞的打印產物。從左到右，硬度遞減。

第三行中，Modulus代表硬度，數值越大，硬度越大。

大分子擴散

A、B分別使用了4.4kDa和60-85kDa的分子。不同硬度的打印產物中，分子擴散相似，表明此研究中硬度不影響分子擴散。

細胞成活和基因表達

 

A為打印前和打印1日后細胞活力，可見打印過程對細胞幾乎沒有傷害。隨后進行持續(xù)七天的培養(yǎng)，測定球狀體發(fā)育情況和基因表達。其結果為，硬度為低和中的模型里的細胞在打印3天后開始成球并隨時間推移而持續(xù)明顯增大；而硬度高的模型內細胞成球較小，可見折線圖B。

基因表達分析為打印后7日所測。增殖標記MKI67、AFP、ALB，在硬度低和中的樣本里表達量相近，而硬度高的樣本則顯著低于兩者；凋亡標記CASP8相反。另外，胰島素相關因子IGF2表達量，硬度高的樣本顯著高于其它。最后，與肝細胞癌腫瘤侵襲、轉移、復發(fā)高度相關的MMP9標記，顯示出硬度越高，其表達量越高。

結語
CELLINK公司的數字光處理3D生物打印機BIONOVA X，能夠通過灰階打印制作不同硬度的細胞支架，且可在一個打印物的不同部分實現不同硬度；且支持在多孔板的孔中直接高通量打印，6、12、24孔均可實現；且打印過程為全自動，非常省心。

這些特性使得BIONOVA X能輕松的為細胞制備不同的細胞環(huán)境，以觀察細胞生長增殖的差異；更進一步，還可以制備多種環(huán)境并存的樣本，研究細胞在不同環(huán)境間的遷移。此研究就發(fā)現了高硬度限制了干細胞的增殖和生產，但增強了其遷移和入侵的能力。

BIONOVA X有潛力進行更為復雜的生物仿生模型構建，實現各種不同的微架構，并整合各種細胞類型、生物材料、生化因子，以匹配您差異化的需求，助力病理生理學研究、高通量藥物篩選應用和疾病建模。