无需去除悬浮支撑的4S生物3D打印方法(2)

时间:2024-10-16 08:59 来源:EngineeringForLife 作者:admin 点击:次

针对三维实体结构的打印与制造，研究将海藻酸钠作为打印墨水，实现了不同结构在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴中的打印，通过在37℃下去除悬浮支撑浴，可获得打印结构；另外，GelMA、SilMA、DexMA、AlgMA等材料可以与淀粉结合，作为打印墨水，在此体系下打印并光固化后，去除悬浮支撑浴，获得打印结构，扩展了打印墨水范围；作者进一步打印了分叉血管模型、人手模型和股骨模型，综合验证了淀粉类水凝胶也可以作为去除/牺牲材料，实现不同结构的制造。如图5所示。

图5 淀粉类水凝胶悬浮支撑浴作为可去除材料制备三维实体结构。A：低粘度海藻酸钠在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴中的打印结果，B：低粘度海藻酸钠在含有钙离子的淀粉类水凝胶悬浮支撑浴中的打印结果，C：打印纤维长度定量分析，D：不同纤维结构的打印与制造，E：不同光固化墨水打印网格状结构，F：分叉血管、人手模型和股骨模型的打印

生物相容性方面，作者首先将内皮细胞注射到工程血管网络内，人体血管最重要的组成部分-内皮细胞膜可在培养一周后形成；进一步将MC3T3-E1细胞培养在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴中，验证了细胞在该悬浮支撑浴中的活性、生长和成骨分化功能；另外，该悬浮支撑浴可实现不同密度细胞的加载，细胞存活率在培养期间均保持在90%以上；作者将iPSCs诱导的脑类器官培养在该悬浮支撑浴中，经过培养后，脑类器官保持了较高的分化功能和干性，进一步验证营养物质在该悬浮支撑浴中的传输有效性。如图6所示。

图6 淀粉类水凝胶悬浮支撑浴生物相容性测试。A：内皮细胞在不同结构血管网络内形成内皮细胞膜，B：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的活死染色，C：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的生长与铺展，D：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的存活率，E：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的碱性磷酸酶（ALP）和茜素红S（ARS）染色，F：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的ALP染色定量分析，G：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的ARS染色定量分析，H&I：MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴和GelMA中的细胞活性对比，J&K：不同密度MC3T3-E1细胞在淀粉类水凝胶悬浮支撑浴内的活性

针对多细胞梯度结构的制造，作者将多细胞皮肤模型作为目标，在该打印体系下加载了血管内皮细胞、成纤维细胞和角质细胞，成功实现了含血管网络多细胞梯度结构的打印与制造，如图7所示，综合验证了本文提出的无需去除悬浮支撑的4S生物3D打印方法有效性。

图7 无需去除悬浮支撑的4S生物3D打印方法制造含血管网络多细胞皮肤模型。A：含血管网络多细胞皮肤模型打印与制造示意图，B：制备的皮肤模型内多细胞的分布，C&D：含血管网络多细胞皮肤模型免疫荧光染色

文章来源：https://doi.org/10.1002/adma.202406891
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