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GelMA 墨水的多尺度生物 3D 打印

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简介为了实现打印结构的功能化突破和应用,生物3D打印的研究正逐步从“形似”向“神似”过渡。实现打印结构功能化的目标,关键在于选用合适的生物墨水。由于具有优异的生物相容性

为了实现打印结构的功能化突破和应用,生物3D打印的研究正逐步从“形似”向“神似”过渡。实现打印结构功能化的目标,关键在于选用合适的生物墨水。由于具有优异的生物相容性及快速光交联的特性,甲基丙烯酰化明胶(GelMA)已成为生物3D打印的明星墨水材料。因此,EFL团队也将GelMA墨水作为后续研究的基础材料。

除了生物墨水外,如何构造高生物活性的组织结构是实现打印结构功能化的另一个关键步骤。由于GelMA墨水的孔隙仅能满足100-200um尺度范围内的营养输送,因此,要想实现打印结构的功能化,一种思路是直接制造微尺度的GelMA结构(微球、微丝等),另一种思路是制造具有多孔/流道的大尺寸结构。第一种思路的难点在于如何批量快速稳定制造GelMA微结构,第二种思路的难点在于如何在大尺寸结构打印的同时构造多孔/流道网络。为此,团队针对上述难题,从制造学角度,展开了生物3D打印方法及工艺研究,在此总结给大家,欢迎交流合作。

1. Small(IF=10.856)

电场辅助生物打印GelMA微球

一句话概括:发展了一种可量化生产的GelMA微球制造方法,其原理是通过高压电场的吸附,通过油相的接收装置收集后,使用可见光即可高效批量固化载细胞微球。

论文信息: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)

生物打印带纤维GelMA微球

一句话概括:集成电场辅助和同轴生物3D打印,实现了负载微丝的GelMA微球制造,大幅提升生物3D打印多细胞类器官结构的能力。

论文信息: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)

同轴生物打印GelMA微丝

一句话概括:基于流体悬绳效应,发展出了异质GelMA微丝的高通量同轴打印方法,应用于体外血管模型构建。

论文信息: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)

载细胞GelMA微丝类器官,离临床产品还有多远?

一句话概括:证明了载细胞GelMA微丝能发育为功能化组织、能快速批量稳定制造、还能像细胞一样被冻存,很有希望成为微组织银行中的批量存储单元,具备后续临床化潜力。

论文信息: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)

具有侧孔的GelMA复杂支架打印

一句话概括:基于纳米黏土的自支撑策略,实现了具有明显侧孔的以GelMA复杂结构的高效打印。

论文信息: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打印带介观孔隙结构的大尺寸体外组织

一句话概括:设计了载牺牲微明胶/GelMA复合生物墨水,实现了介观孔隙网络活性结构的高效打印。

论文信息: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)

带营养输送网络的同步生物打印方法

一句话概括:提出了共轴生物3D打印,即打印单元一半是载细胞墨水一半是牺牲墨水的水凝胶丝,可实现超过1cm尺寸活性结构的制造。

论文信息: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)

血管化大尺寸组织的同轴生物3D打印方法

一句话概括:耦合牺牲打印和同轴打印工艺,提出了组织/血管同轴3D打印思路,实现了血管化大尺寸组织的打印及体外长时间培养。

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

来源: EngineeringForLife