细胞生物打印生物打印机

摘要标准化细胞移植物、人工器官替代物和生化产品的组织和生物制造需要可控且可重复的离体组织生长培养物，以准确模拟体内环境。生物反应器可以创建这些生理相关环境，并且可以针对特定微生物（例如细胞类型或细菌）进行定制，以优化3D微生物和组织培养。但直到现在，寻找一种时间和成本效益高的生物反应器生产方案仍然是一个挑战。本技术说明提出了使用由 Volumetric和BIO X6™ 提供支持的Lumen X+™ 设计和制造生物反应器的工作流程解决方案。首先，本技术说明详细介绍了如何在数字光处理 (DLP) Lumen X+ 生物打印机上制造封闭式生物反应器。该技术说明还演示了BIO X6如何在生物反应器内创建精确的共细胞和多细胞培养物以完成工作流程。

使用CELLINK Laminink 521生物墨水和人类iPSC衍生的心脏聚集体进行心脏组织模型的生物打印。这些模型可用于研究心肌细胞成熟、药物筛选、识别药物靶点和心脏再生。

随着医疗行业对个性化和定制化需求的增加，Stratasys J750 3D打印机凭借其能够同时打印多种材料的特性，为医疗专业人员提供了前所未有的设计灵活性和创新可能性。Stratasys J750 3D打印机是一款先进的数字光处理（DLP）打印机，以其高精度和多材料打印能力在医疗行业中得到广泛应用。

上海伯东 Statasys 3D全彩打印机不仅可以打印出具有真实色彩的模型，还能够实现更加细腻的打印效果。随着技术的不断进步，3D全彩打印机将会在教育、医疗、艺术等领域发挥更加重要的作用，为人们的生活带来更多的便利和惊喜。韩国某家享誉全球的设计公司，在从单一色彩向写实主义创新的旅程中，它选择3D打印技术作为技术伙伴。

为了提高体外皮肤组织模型的物理相关性和可翻译性，增强其结构复杂性是非常重要的。通过使用3D生物打印技术和合适的生物墨水，可以调节真皮和表皮的结构并将细胞和材料精确地沉积在所需的位置。在本研究中，使用BIO X生物打印全厚度皮肤组织模型。真皮使用原代真皮成纤维细胞嵌入GelXA skin bioink进行生物打印，表皮含有高浓度角质形成细胞嵌入ColMA，沉积在真皮顶部。皮肤模型总共培养了14天，在开始气液界面培养的第6天和培养的第14天结束时收集了样品。第1类人胶原蛋白（角蛋白14）的免疫荧光染色，角蛋白10和丝蛋白表明，所有标记物的表达均随时间增加。真皮中的胶原蛋白网络得到加强，并且表皮中的角质形成细胞明显地自我重组：随着大量的丝聚蛋白向表皮的外层移动，在角质形成细胞中角质蛋白10急剧增加。这些结果表明，强健的皮肤组织模型可以通过3D生物打印来创建，从而验证了该技术在该领域的适用性。

上海伯东 PolyJet 3D 打印机将光敏树脂材料一层一层地喷射到打印托盘上，直至部件制作完成。每一层材料在被喷射的同时用紫外线光进行固化，可以立即进行取出与使用，而无需二次固化。

上海伯东 Stratasys 3D打印机 P3 应用于制鞋领域. 当鞋类出现新的流行趋势时，运动领域首先引领潮流，3D打印制鞋也不例外。近几年，运动品牌纷纷推出3D打印运动鞋，在引起广泛关注的同时，技术本身正逐步在该领域深耕。接下来细数3D打印用于制鞋的技术、材料以及制造特点。

上海伯东 Stratasys H350™ 3D打印机作为一款适用于办公室和小型工作室的3D打印解决方案，正逐渐在汽车行业中扮演重要角色。Stratasys H350™在汽车行业的应用，包括原型制造、工具制造和最终零部件的生产。

随着3D生物打印和人类诱导多能干细胞(hiPSCs)的出现，组织工程领域发展迅速，但由于缺乏功能丰富的厚组织，影响有限。绕过这一限制的方法之一是用含有 hiPSCs 的3D 生物打印组织。通过这种方式，iPSCs可以在实质细胞分化之前增殖并填充厚组织块。在这里 , 我们设计了一个灌注生物反应器，用于装载hipsc的3d生物打印室， 目的是在分化之前在 整个结构中增殖hipsc，以产生厚组织模型。生物反应器由数字光投影制成，经过优化，可 以在水凝胶室内部灌注而不会泄漏，也可以在外部提供流体流动，从而最大限度地提高整 个室壁的营养输送。经过7天的培养，我们发现在3ml min-1下间歇灌注(每15分钟15秒)，相 对于在静态条件下培养的类似腔室，工程组织中的干细胞集落密度增加了1.9倍。我们还观 察到，相对于静态对照，灌注结构的组织壁内的菌落分布更均匀，反映了培养基中营养物 质的均匀分布。在流体流动的作用下，hiPSCs保持多能性和增殖性，产生平均约1.0 dyncm-2 的壁剪切应力。总的来说，这些充满希望的结果在灌注干细胞水凝胶后支持多种组织类 型的产生，并改善了厚度，因此增加了功能和实用性。

由异体细胞组成的多层皮肤替代品已被测试用于治疗不愈合的皮肤溃疡。然而，这种非天然皮肤移植不能永久移植，因为它们缺乏对与宿主组织整合重要的皮肤血管网络。在这项研究中，我们描述了使用三维生物打印技术制造一种可植入的多层血管化生物工程皮肤移植物。移植物是使用一个生物墨水包含人类包皮皮肤成纤维细胞(FBs)，人类内皮细胞(ECs)来自脐带血人类内皮细胞群体形成细胞(HECFCs)，和人类胎盘周细胞(PCs)悬浮在老鼠尾巴I型胶原蛋白形成真皮然后打印第二个生物墨水包含人类包皮角质形成细胞(KCs)形成一个表皮。在体外， KCs复制和成熟形成多层屏障，而ECs和pc自组装成相互连接的微血管网络。真皮生物墨水中的pc与ec内衬的血管结构相关，似乎能促进KC的成熟。当这些3D打印的移植物被植入免疫缺陷小鼠的背侧时，人ec内衬结构与从伤口床上产生的小鼠微血管一起接种，并在植入后4周内灌注。打印真皮中pc的存在增强了宿主微血管对移植物的侵袭和表皮网的形成。关键词：皮肤，组织工程，生物打印，再生医学，微血管系统影响声明三维打印可用于生成多层带血管化的人体皮肤移植，这可能会克服目前在无血管皮肤替代品中观察到 的移植物存活的限制。在皮肤生物墨水中包含人周细胞似乎可以促进皮肤和表皮的成熟。

摘要自然杀伤(NK)细胞是一种先天免疫细胞，通过发挥细胞毒性作用，在清除转化或癌变细胞方面发挥着重要作用。近年来，一些免疫刺激分子和生物制剂被用来提高NK细胞的溶瘤作用。三维(3D)细胞培养技术已经发展到更好地概括体内结构和生理相关性，以评价这些药物和生物制剂的体外。在这个概念验证研究中， 我们开发了一个三维生物打印的子宫颈癌肿瘤模型，以证明NK细胞的细胞毒活性。用Ⅰ型胶原3D生物打印GFP标记的人宫颈癌细胞SiHa和CaSki，并与人外周血源性NK细胞共培养96h。NK细胞对肿瘤细胞的细胞毒性作用通过荧光显像进行评估，显示在NK细胞浓度增加的情况下，肿瘤杀伤程度更高。本文描述的方法是可缩放的，与高含量成像兼容，并且容易翻译到其他肿瘤模型。

利用iSpect DIA-10动态颗粒图像分析系统，通过获取颗粒图像和测量球化前后SUS316L粉末的圆度，并对球化处理的效果进行定量评价。由于动态图像分析方法可以在短时间内对统计上显著数量的颗粒进行形状分析，因此iSpect DIA-10是金属3D打印机用粉末质量控制中评估颗粒特性的有效工具。

基于 T 细胞的疗法正在迅速发展成为许多癌症的有效一线治疗选择。近年来， FDA 已经批准了几种针对免疫检查点的治疗性抗体和小分子用于临床，以补充和提高T 细胞的靶向性和有效性。这些免疫检查点抑制剂的临床前筛选需要强大的体外肿瘤模型来评估 T 细胞杀伤效率。但是，传统的 2D 肿瘤模型通常缺乏生物学相关性和复杂性来预测体内或临床结果。 3D 生物打印平台以及许多其他 3D 培养方法，提供了在生理上更相关的组织模型中自动筛选各种分子和药物的潜力。在此，在此概念验证研究中，我们描述了小鼠肺癌的同系生物打印肿瘤模型，以在细胞细胞毒性测定中评估免疫检查点抑制剂（PD-1）。在生物印记的肿瘤中观察到 T 细胞浓度依赖性杀伤， 并且添加免疫检查点抗体进一步增强了 T 细胞杀伤效力。有人建议，生物打印的 T 细胞细胞毒性测定法可能使研究人员能够在更有效的转化模型中筛选检查点抑制剂。

协议目标该协议的目的是提供使用 INKREDIBLE、INKREDIBLE+、BIO X 或 BIO X6 的 GelXA LAMININK 生物墨水进行生物打印的说明，有无细胞。 GelXA LAMININK 系列包括GelXA LAMININK 111 、GelXA LAMININK 121 、GelXA LAMININK 411 、GelXALAMININK 521 和 GelXA LAMININK+。 本文件涵盖了与细胞的预打印混合、3D 生物打印和离子交联或通过光固化的后打印过程。 该方案针对 GelXA LAMININK 进行了优化，其中 LAP 0.25% 未稀释以及 10+1 细胞悬液稀释。 改变LAP 或 bioink 的浓度与细胞悬浮液的比例会改变光交联时间。 参考光交联优化协议来调整和确定这些数字。 该协议通过使用 BIO X 和 BIO X6 的温控打印头进行了优化。

协议目标该协议的目的是提供使用 INKREDIBLE 、INKREDIBLE+ 或 BIO X 的 CELLINK® LAMININK 系列进行生物打印的说明，并涵盖从预打印与细胞混合、3D 生物打印和离子交联的打印后过程的步骤。 CELLINK® LAMININK 系列包括 CELLINK® LAMININK111 、 CELLINK® LAMININK 121 、 CELLINK® LAMININK 411 、 CELLINK® LAMININK 521 和 CELLINK® LAMININK+。 该方案针对 CELLINK® LAMININK 进行了优化，未稀释以及使用 10+1 细胞悬液稀释。 更改协议中的参数可能会更改所需的交联时间。 该协议使用BIO X 的气动打印头进行了优化。

血管组织工程被认为是有前途的可行的人造组织和器官的替代方案之一。采 用各种技术制造的宏观和微观空心管已被广泛研究以模拟血管。迄今为止，尺寸从 1 微米到 10 微米的仿生毛细血管的制造仍然具有挑战性。在本文中 , 通过静电纺丝来模拟毛细血管，并将芯鞘微管嵌入羧甲基纤维素/海藻酸钠水凝胶中进行生物打印。结果显示打印保真度得到改善并促进细胞附着。 管浓度和管长度对细丝尺寸和合并面积都有显着影响。具有较高微管浓度的 打印组表现出较高的微管密度，灯丝/喷嘴尺寸比以及打印/设计的网格面积 比接近100%。在体外实验中，微管不仅与人脐静脉内皮细胞相容，而且还提 供了微地形线索， 以促进三维空间中的细胞增殖和形态发生。总之，我们小 组制造的微管具有用于血管化软组织支架生物打印的潜力。

干细胞3D生物打印在医疗应用中大有可为，但高效生物墨水的开发仍是一项挑战。最近，动态交联水凝胶的出现推动了这一领域的发展，从而获得了自愈合材料。然而，还需要更先进的生物墨水，以显示最佳的胶凝动力学、粘弹性、剪切稀化特性、结构保真度，并能足够长时间地保持打印结构，使新组织成熟。本文介绍了一种基于细胞外基质的新型人间质干细胞（hMSCs）生物墨水。用半胱氨酸和醛官能团修饰透明质酸（HA），形成二硫化物和噻唑烷产物双重交联的水凝胶。研究表明，这种交联大大提高了水凝胶的稳定性和生物特性。这种生物墨水具有快速凝胶化动力学、剪切稀化和形状保持特性，打印后细胞存活率高，干性标志物（OCT3/4 和 NANOG）增加了 2 倍以上，并支持细胞增殖和迁移。二硫化物交联有助于自愈合和细胞迁移，而噻唑烷交联则缩短了凝胶化时间，提高了长期稳定性，并支持细胞增殖。总之，基于 HA 的生物墨水满足了成功三维打印干细胞的要求，为细胞治疗和再生医学提供了一种前景广阔的解决方案。

三维生物打印在癌症研究中受到了广泛的关注，其中迫切需要预测性和代表性肿瘤模型。这项研究调查了2D细胞培养和3D生物打印的肿瘤模型在评估乳腺癌和胰腺癌的侵袭性形式中的药效的用途。用顺铂和吉非替尼治疗2D和3D肿瘤模型，并比较细胞形态和细胞毒性的变化。顺铂和吉非替尼具有不重叠的作用 机制，分别干扰DNA修复机制和表皮生长因子受体（EGFR）信号传导。我们的发现验证了生物印制的类瘤是评估药物功效的可靠模型，并显示3D模型可实现相关的细胞形态和迁移模式，以及对抗癌药物的独特反应，而这些反应不同于传统的2D细胞培养系统。

上海伯东Stratasys 850 DAP 3D打印机能够使用多种特殊材料，完美地复制人体骨骼和组织。这些材料包括BoneMatrix™、GelMatrix™ 和TissueMatrix™。结合打印机内预设的100多种复杂解剖学结构，可以制作出在触感和生物力学特性上高度仿真人体结构的临床验证模型。这些模型不仅在教育和手术准备中发挥重要作用，也为患者提供了更加精确和个性化的治疗方案。

在过去的几十年里，胶原凝胶收缩实验被广泛用于研究 生物力学过程、组织修复机制和3D疾病模型。收缩试验 的典型程序包括人工将胶原蛋白浇铸入孔中，聚合和分 离。3D生物打印为许多基于收缩的分析和细胞培养模型 的自动化提供了一条途径，因为它允许自动分配胶原蛋 白，精确的体积和图案控制，直接在加热的打印上进行热聚合，并通过自动释放板涂层剥离凝胶。

本研究中提出的基于主体的模型有利于展示复杂的细胞系统，包括细胞增殖、运动、细胞与环 境的相互作用（例如，ECM、邻近细胞和资源消耗）以及支架内的细胞聚集。在这项研究中，我们证 明了数学模型和计算机模拟可以用来捕捉体外动力学。这种体外和芯片研究的结合可以提高研究人员 对3D生物打印结构中细胞活动的理解，从而加速和提高优化和实验设置的准确性。所提出的硅模型是 非常有前途的，并能够进一步发展，应用于3D细胞培养使用生物打印技术在不同的生物医学应用。

3D 喷墨打印技术是根据喷墨打印机的工作原理，在数字信号的激励下使喷嘴腔室中的液体（成型材料）在瞬间形成液滴，并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出，并按指定路径逐层固化成型，zui终得到 3D 物体的快速成型技术。3D 打印成型技术具有成型速度快、设备操作简单、适合办公室环境、可多相实体结构成型等特点，相对于一般意义上的快速成型方法，具有精度高、周期短、设备针对面宽和环境友好等特点，在快速建模，医药组织工程，生物制药等领域，已显示出强大的发展潜力。

3D打印（3 Dimensional Printing）又名增材制造（material additive manufacturing），是一种使任何形状的三维固体物品通过数字模型得以快速实现的过程。3D打印的实质是通过计算机辅助设计软件，将某种特定的加工样式进行一系列的数字切片编辑，从而生成一个数字化的模型文件，然后按照模型图的尺寸以某些特定的添加剂作为粘合材料，运用特定的成型设备即3D打印机，用粉末态、液态、丝状等的固体金属粉或可塑性高的物质进行分层加工、叠加成型使原料将这些薄型层面逐层熔融增加，从而最终“打印”出真实而立体的固态物体。通俗一点就是类似于挤牙膏，只不过挤出来的牙膏是按照一定程序规则堆叠成一个特定的形状结构。3D 打印技术被称为“具有工业革命意义的制造技术”，是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，已成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段，在航空航天、生物医学、材料科学等领域得到了一定应用。

上海伯东 Stratasys PolyJet系列 3D打印机能够在单个连续打印作业中制作全彩假牙，实现设计和成品之间的高保真度，从而使假牙更好地贴合患者的口腔，实现更好的咬合。

打印和书写都会涉及到彩色材料或黑色材料的使用，通常这些材料包含在一定的介质中。种被使用的色素材料可以追溯到4000-5000年前的油烟。而现代的打印墨水包含有多种成分，每一种成分都有它特定的作用，比如保色、色泽、分散度、黏度和作为助研磨剂等。下表列出了墨水中常见化学物质的种类及其作用。这些物质给墨水带来特殊的性质，使之适用于打印机及其他终端用途。

上海伯东Stratasys J850 DAP 3D打印机在听力障碍治疗这一领域发挥了重要作用。该打印机能够结合多种材料和软件，制作出逼真的人体解剖结构模型。其对骨骼和组织的模拟程度极高，为医疗专业人员提供了极大的帮助。

上海伯东Stratasys J5 MediJet 3D打印机的多材料和多色彩功能，使得打印出的模型更加逼真，能够更好地反映患者的具体情况。这对于复杂的外科手术尤其重要，因为它们通常涉及到复杂的解剖结构和高风险的操作。

目前对功能组织的生物打印方法缺乏适当的生物制造技术来构建复杂的三维微结构，这对指导细胞生长和促进组织成熟至关重要1。中枢神经系统（CNS）结构的3D打印尚未完成，可能是由于中枢神经系统结构的复杂性。在这里，我们报道了使用一种微尺度连续投影打印方法（μCPP）来创建一个复杂的中枢神经系统结构，用于脊髓的再生医学应用。

在工业生产中，客户会经常遇到一些小批量的非标零部件需求，采用传统的注塑或者机加工需要先设计和验证治具，需求的周期长而且繁琐，频繁的修改和验证会导致生产成本增加很多。在这种情况下上海伯东Stratasys 3D打印机就可以很好的解决这个问题，结合Stratasys 专业的3D打印技术，包括FDM、Polyjet、SAF和Origin P3，可以根据客户不同的要求匹配不同的机型。

微尺度选择性激光烧结（μ -SLS）是制造集成电路封装构件（如微控制器）的一种创新方法。在大多数的增材制造中需要微米量的精度控制，然而集成电路封装的生产尺寸只有几微米，并且需要比传统的增材制造方法有更小的公差。德克萨斯大学和NXP半导体公司开发了一种基于u-SLS技术的新型3D打印机，用于制造集成电路封装。该系统包括用于在烧结站和槽模涂布台之间传送工件的空气轴承线性导轨。由于该导轨对定位精度要求很高，所以采用德国attocube公司的皮米精度干涉仪IDS3010来进行位置的跟踪。