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3D打印GelMA 墨水的多尺度生物 3D 打印

2020-05-20  2337

為了實現打印結構的功能化突破和應用,生物3D打印的研究正逐步從“形似”向“神似”過渡。實現打印結構功能化的目標,關鍵在于選用合適的生物墨水。由于具有優異的生物相容性及快速光交聯的特性,甲基丙烯酰化明膠(GelMA)已成為生物3D打印的明星墨水材料。因此,EFL團隊也將GelMA墨水作為后續研究的基礎材料。

除了生物墨水外,如何構造高生物活性的組織結構是實現打印結構功能化的另一個關鍵步驟。由于GelMA墨水的孔隙僅能滿足100-200um尺度范圍內的營養輸送,因此,要想實現打印結構的功能化,一種思路是直接制造微尺度的GelMA結構(微球、微絲等),另一種思路是制造具有多孔/流道的大尺寸結構。第一種思路的難點在于如何批量快速穩定制造GelMA微結構,第二種思路的難點在于如何在大尺寸結構打印的同時構造多孔/流道網絡。為此,團隊針對上述難題,從制造學角度,展開了生物3D打印方法及工藝研究,在此總結給大家,歡迎交流合作。

1. Small(IF=10.856)

電場輔助生物打印GelMA微球

一句話概括:發展了一種可量化生產的GelMA微球制造方法,其原理是通過高壓電場的吸附,通過油相的接收裝置收集后,使用可見光即可高效批量固化載細胞微球。

論文信息:Xie Mingjun, Gao Qing, Zhao Haiming, et al. Electro-Assisted Bioprinting of Low-Concentration GelMA Microdroplets, Small, 2019, 15(4):

2. Biomaterials Science(IF=5.251)

生物打印帶纖維GelMA微球

一句話概括:集成電場輔助和同軸生物3D打印,實現了負載微絲的GelMA微球制造,大幅提升生物3D打印多細胞類器官結構的能力。

論文信息:Xie Mingjun, Gao Qing, Qiu Jingjiang, et al. 3D biofabrication of microfiber-laden minispheroids: a facile 3D cell co-culturing system, Biomaterials Science, 2020, 8(1): 109-117.

3. Small(IF=10.856)

同軸生物打印GelMA微絲

一句話概括:基于流體懸繩效應,發展出了異質GelMA微絲的高通量同軸打印方法,應用于體外血管模型構建。

論文信息:Shao Lei, Gao Qing, Zhao Haiming, et al. Fiber-Based Mini Tissue with Controllable GelMA Microfibers, Small, 2018, 14(44): 1802187.

4. Advanced Healthcare Materials(IF=6.27)

載細胞GelMA微絲類器官,離臨床產品還有多遠?

一句話概括:證明了載細胞GelMA微絲能發育為功能化組織、能快速批量穩定制造、還能像細胞一樣被凍存,很有希望成為微組織銀行中的批量存儲單元,具備后續臨床化潛力。

論文信息:Shao Lei, Gao Qing, Xie Chaoqi, et al. Bioprinting of Cell-Laden Microfiber: Can It Become a Standard Product?, Advanced Healthcare Materials, 2019, 8(9): 0-1900014.

5. Biofabrication(IF=7.236)

具有側孔的GelMA復雜支架打印

一句話概括:基于納米黏土的自支撐策略,實現了具有明顯側孔的以GelMA復雜結構的高效打印。

論文信息:Gao Qing, Niu Xuefeng, Shao Lei, et al. 3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay, Biofabrication, 2019, 11(3):0-035006.

6. Bio-Design and Manufacturing

生物3D打印帶介觀孔隙結構的大尺寸體外組織

一句話概括:設計了載犧牲微明膠/GelMA復合生物墨水,實現了介觀孔隙網絡活性結構的高效打印。

論文信息:Lei Shao, Qing Gao, Chaoqi Xie, et al. Sacrificial microgel-laden bioink-enabled 3D bioprinting of mesoscale pore networks , Bio-Design and Manufacturing, 2020, 3: 30-39.

7. Advanced Healthcare Materials(IF=6.27)

帶營養輸送網絡的同步生物打印方法

一句話概括:提出了共軸生物3D打印,即打印單元一半是載細胞墨水一半是犧牲墨水的水凝膠絲,可實現超過1cm尺寸活性結構的制造。

論文信息:Shao Lei, Gao Qing, Xie, Chaoqi, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large-Scale Cell-Laden Constructs with Nutrient Networks, Advanced Healthcare Materials, 2019, 30: 201901142.

8. Biofabrication(IF=7.236)

血管化大尺寸組織的同軸生物3D打印方法

一句話概括:耦合犧牲打印和同軸打印工藝,提出了組織/血管同軸3D打印思路,實現了血管化大尺寸組織的打印及體外長時間培養。

論文信息:Lei Shao, Qing Gao, Chaoqie Xie, et al. Directly coaxial 3Dbioprinting of large-scale vascularized tissue constructs, Biofabrication,2020.

來源: EngineeringForLife



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