一 擠出式3D生物打印技術(shù)應(yīng)用案例

1 角膜模型應(yīng)用案例
研究背景和重要性：角膜是眼睛的最外層，負責(zé)控制光線進入眼睛的傳輸，對視覺起著至關(guān)重要的作用。然而，由于角膜受損或疾病導(dǎo)致的視力問題在全球范圍內(nèi)十分普遍，因此創(chuàng)建高細胞活力的人工角膜模型對于視力恢復(fù)和角膜移植研究具有重要意義。

研究過程：
1)    模具創(chuàng)建：研究團隊首先從人類角膜獲取模具，創(chuàng)建出角膜的框架結(jié)構(gòu)。
2)    Fresh Printing技術(shù)：Fresh Printing是一種用于打印低粘度材料的技術(shù)，通過使用支持浴材料實現(xiàn)。這種支持浴材料在高剪切應(yīng)力下表現(xiàn)為粘性流體，但在低剪切應(yīng)力下則表現(xiàn)為剛體。打印時，噴嘴在支持浴中移動時能夠輕松移動，而材料擠出后會被固定在支持浴中。
3)    打印過程：使用Fresh Printing技術(shù)和BioX打印機，他們在支持浴中打印角膜模型。這是因為使用的墨水具有低粘度，支持浴能夠提供必要的支撐。
4)    細胞活力檢測：打印完成后，研究團隊檢測了細胞活力。在打印的角膜構(gòu)建中封裝了角膜角質(zhì)細胞，成功創(chuàng)建了具有高細胞活力的人工角膜。
5)    使用的材料和設(shè)備：

• 支持浴材料：Life Support
• 打印機：BioX和Incredible

展示：研究團隊展示了使用Fresh技術(shù)打印的膠原蛋白構(gòu)建，通過在37攝氏度下溶解支持浴，獲得了最終的構(gòu)建。

2 血管化皮膚模型應(yīng)用案例

研究背景和重要性：皮膚由多個層次組成，每層都有不同類型的細胞。在皮膚再生研究中，創(chuàng)建具有血管化的皮膚模型對于新療法的研究至關(guān)重要。

研究過程：
1)    層次結(jié)構(gòu)創(chuàng)建：研究團隊創(chuàng)建了兩個生物墨水，每種墨水代表皮膚的不同層次：真皮層和表皮層。每種墨水中都包含不同類型的細胞。
2)    三步打印過程：

• 第一步：打印真皮層，使用含有真皮細胞的墨水。
• 第二步：進行一段時間的孵育，使細胞適應(yīng)和生長。
• 第三步：打印表皮層，使用含有表皮細胞的墨水。

3)    血管化過程：在真皮細胞墨水中加入內(nèi)皮細胞，這些細胞能夠自我組裝成微血管結(jié)構(gòu)。
4)    動物移植實驗：打印完成后，研究團隊將構(gòu)建移植到動物體內(nèi)，觀察其血管生成和灌注情況。結(jié)果顯示，移植的皮膚構(gòu)建能夠與宿主動物的皮膚整合，形成血管連接，實現(xiàn)血管化和功能性整合。

展示：研究團隊展示了皮膚模型的不同層次和血管結(jié)構(gòu)的顯微圖像，說明了細胞的生長和自我組裝過程。

3 其他應(yīng)用案例

病毒感染研究：一組德國研究人員使用3D生物打印技術(shù)研究了流感病毒在3D打印肺模型中的感染機制。通過在模型中模擬病毒感染過程，研究人員能夠更好地理解病毒如何在細胞中傳播和引發(fā)感染。

二 基于DLP的3D生物打印技術(shù)應(yīng)用案例
1 LumenX應(yīng)用案例

（1）技術(shù)背景和重要性：
LumenX使用數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)，能夠打印出更小、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，適用于創(chuàng)建微流控等應(yīng)用。

（2）研究過程：
材料和光源：
使用405納米光源和可加熱平臺，材料與細胞混合后進行打印。使用的生物墨水為PEGDA基和GelMA基生物墨水，PEGDA基墨水具有不同的硬度。

微流控應(yīng)用：
研究團隊使用LumenX創(chuàng)建了肝臟模型和肺泡模型，通過打印復(fù)雜的通道結(jié)構(gòu)來模擬器官的功能。在肝臟模型中，培養(yǎng)了肝細胞和HUVEC細胞，模擬血管結(jié)構(gòu)。

氣體交換研究：
在肺泡模型中，研究團隊通過兩個獨立通道進行氣體交換實驗。一個通道內(nèi)灌注缺氧血細胞，另一個通道內(nèi)灌注含氧氣體，觀察到氣體擴散和氧氣交換的過程。

2 HolographX應(yīng)用案例

技術(shù)背景和重要性：
HolographX使用全息立體光刻技術(shù)，能夠打印出更精細、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如類器官和腫瘤模型。

研究過程：
細結(jié)構(gòu)打印：研究團隊展示了使用HolographX打印的類器官和血管結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)非常精細，具有高分辨率。

動物移植實驗：打印的腫瘤模型被移植到小鼠體內(nèi)，研究觀察了模型與宿主血管的整合情況。

綜合應(yīng)用：研究團隊展示了將不同打印技術(shù)結(jié)合使用的潛力。例如，使用LumenX打印微流控通道結(jié)構(gòu)，再使用BioX打印組織結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建更復(fù)雜的器官芯片模型。