3D生物打印

摘要： 背景:基质分泌不均匀、力学强度不足是影响组织工程构建物在体内形成效果的重要因素,力学刺激是促进细胞外基质分泌的有效手段。目的:探索3D生物打印复合支架在力学加压环境下的生物学表现。方法:采用3D生物打印技术制备软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架,活死染色观察细胞存活情况。将复合支架置于力学加压生物反应器中进行加压培养,以6孔板中不加压培养的复合支架为对照,活死染色观察细胞存活情况,组织学染色观察复合支架体外软骨形成情况,qRT-PCR检测成软骨相关基因mRNA的相对表达量。将加压与不加压复合支架分别植入裸鼠皮下,5周后取材,组织学观察软骨形成情况。结果与结论:①复合支架外观呈现清晰的网格状结构,体外培养1,4,7 d时,支架形态稳定、结构清晰,细胞存活率均在90%以上;②培养2周后,加压组复合支架中的细胞存活率低于不加压组(P<0.05);苏木精-伊红染色显示两组复合支架均有明显的软骨陷窝结构,细胞在材料中分布较均匀,加压组复合支架的材料间空隙内有更多新生软骨组织形成;番红O染色显示两组均可见红色软骨基质形成,加压组细胞周基质染色更深;Ⅰ型胶原免疫组织化学染色显示,加压组着色更为明显;加压组弹性蛋白、Ⅱ型胶原的mRNA表达高于不加压组(P<0.05);③植入裸鼠皮下5周后,苏木精-伊红染色显示加压组软骨组织形成更为均一,软骨细胞大小均匀,陷窝结构明显;④结果表明,虽然体外加压刺激会引发3D生物打印软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架中的细胞死亡,但同时会促进存活细胞向支架空隙间长入,提高其软骨基质相关基因的表达,促进成软骨能力。

摘要： 背景:在现有的组织工程支架评价体系中,需要在多个方面测试支架的力学强度以保证其可以满足临床应用的要求,但由于生物复合材料的力学性能测量是一个微小变形的测量,目前市面上很难有专业的测量仪器满足测试的精度要求,常用的硬度仪或拉伸实验仪也难以达到支架力学性能的要求.目的:开发研究一款具有自动检测硬度和韧性的测试系统来检测生物支架的力学性能.方法:研发的测试系统采用两组差动电桥分别实现应力和应变的输出,在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学实验,获取材料的各项力学性能.针对复合生物材料的特殊性,通过对纳米纤维素和聚己内酯组成的生物复合材料进行设备的测试来验证该测试系统能否满足要求.结果 与结论:实验开发研究的测试系统能够准确测量生物材料支架的力学性能,将被测支架的"力-位移"加载曲线斜率作为支架的韧性/硬度的表征,能够直观反映支架力学性能的好坏,同时该测试系统的精度能够达到0.1μm,这对3D生物打印技术运用到组织修复的建立具有理论依据和应用价值.

摘要： 背景:软骨下骨在关节正常生理活动中发挥着重要作用,一旦损伤就难以修复,而传统的骨水泥和自体骨移植治疗方式存在一定的局限性.目的:探讨以骨髓间充质干细胞或软骨祖细胞作为种子细胞,利用3D生物打印技术将其包封于甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架中修复软骨下骨缺损的有效性.方法:利用纤连蛋白分选获得兔软骨祖细胞,利用全骨髓贴壁法获得兔骨髓间充质干细胞,对比两种细胞的增殖能力及成骨、成软骨、成脂分化能力.通过3D生物打印技术分别制作负载骨髓间充质干细胞与软骨祖细胞的甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架,成骨诱导培养后,活死染色分析支架中的细胞存活率,qRT-PCR检测支架的成骨基因表达.在16只新西兰大白兔双侧膝关节处制备直径5 mm、深度5 mm的软骨下骨骨缺损,分4组,A组不做处理,B组植入甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架,C组植入负载骨髓间充质干细胞的水凝胶支架,D 组植入负载软骨祖细胞的水凝胶支架,术后6,12周进行骨缺损区Micro-CT扫描与组织学观察.结果与结论:①骨髓间充质干细胞的增殖能力及成骨和成脂分化能力强于软骨祖细胞,成软骨分化能力弱于软骨祖细胞;②水凝胶支架中的两种细胞均表现出良好的生存能力,并且支架中骨髓间充质干细胞的成骨相关基因骨钙素、骨桥蛋白、Runx-2 mRNA表达均高于软骨祖细胞(P < 0.05);③动物体内修复实验Micro-CT扫描显示,C组骨组织形成最多,术后12周可见骨小梁结构形成,新生骨形态与周围的天然松质骨类似;A、B组新生骨组织最少;番红快绿结果显示,术后6周时,仅C、D组软骨下骨区域有少量新骨生成;术后12周时,A、B组开始有骨基质生成,C组显示出软骨下骨的大量修复且新骨生成量多于D组;④结果表明,骨髓间充质干细胞与3D生物打印的甲基丙烯酰化明胶水凝胶是适合于骨组织工程的种子细胞与支架材料.

摘要： 甲基丙烯酰明胶(GelMA)是一种基于明胶的工程材料,已被证明可用于组织工程、药物输送、细胞培养和3D打印等领域,多种基于GelMA的生物墨水已得到了开发和应用。本文综述了GelMA的合成和性能表征,以及在3D生物打印组织工程领域的研究及应用进展,以期为GelMA更进一步的利用提供参考。

摘要： 3D生物打印是组织构建工程化的一种新型技术。它可以快速加工个性化的支架,与细胞一起原位实现缺损组织的修复,甚至可以打印组织或者器官。本文旨在介绍不同的3D生物打印方法,重点阐述3D生物打印在组织工程修复硬组织和软组织修复中的应用。本文还讨论了3D打印技术在构建医用体外组织方面的发展和问题。

摘要： 目的:探讨PBL教学法联合3D打印在神经外科脊髓脊柱临床实习教学中的应用效果。方法:将80名实习生随机分为PBL教学组和PBL联合3D打印教学组,每组40人。PBL组利用4个典型的疾病案例进行教学;PBL+3D组除上述模式外,还应用3D打印模型进行授课。采用调查问卷和临床技能考核方式对教学效果进行考核。结果:PBL+3D组学生在感兴趣程度、注意力集中程度、疾病认知程度、满意度得分以及总分等方面均显著高于PBL组,差异均具有统计学意义(P<0.05);PBL+3D组学生的理论知识考核得分、病例分析考核得分以及笔试总分均显著高于PBL组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:PBL教学联合3D打印的综合教学模式能够增加实习生在脊髓脊柱临床学习中的兴趣,提高相关知识的理解和掌握程度。

摘要： 3D打印以其个性化定制、快速精准成型的优势,在国家政策的支持下快速发展,3D生物打印作为3D打印的重要组成部分,可以结合细胞进行组织工程支架等的制备,在药物筛选、组织工程再生等方面具有巨大的优势。本文从水凝胶3D生物打印技术、组织工程3D生物打印水凝胶材料及应用方面进行阐述,旨在对科研工作者有一定帮助。

摘要： 脊髓损伤是一种高死亡率、高致残率的神经系统疾病,常导致感觉、运动和自主神经功能不可逆丧失。损伤时的直接反应和继发性反应导致脊髓局部级联性反应,抑制了神经再生和组织修复,目前的手术和药物治疗无法达到理想效果。基于3D生物打印的移植策略逐渐成为有转化前景的候选疗法,神经组织工程的研究致力于平衡脊髓微环境,有效衔接生物支架与神经细胞,以修复脊髓组织结构和神经细胞功能。增材制造通过精确打印细胞来固定搭载组分的相对位置,调控生长状态并促进分化,并可以在预留孔径中打印特定的神经营养分子,形成特定的功能性神经网络,有助于改善脊髓损伤后的功能恢复,具有很高的临床应用前景。

摘要： 小耳畸形是我国第二多见的先天性颅面部疾病,主要表现为耳廓发育不全,部分患者同时合并外耳道狭窄或闭锁、中耳畸形。多年来,耳廓再造因其复杂性和精细性一直是整形外科面临的巨大挑战。自体肋软骨移植和Medpor支架植入是目前临床最常用的两种手术方式,但依旧存在各自的局限性。近年来,以组织工程和3D打印技术为核心的耳廓构建模式取得了一定的研究成果,给未来小耳畸形的治疗提供了新的可能。

摘要： 目的:利用天然高分子材料明胶的生物学性能及交联特性,构建不同浓度的可用于3D生物打印的生物墨水,并对其进行制备,表征与分析,为之后的生物打印提供材料基础.方法:基于以往研究,制备不同浓度的甲基丙烯酸酐(MA)改性明胶水凝胶,分别进行MA改性明胶水凝胶制备、溶胀性能、力学性能、营养液渗透、3D生物打印实验,以此来确定明胶水凝胶的物理特性及生物学特性.结果:在浓度为10％～20％的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越低,水凝胶越透明,透光性越好;溶胀性能实验表明,在浓度为10％～20％的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越高,溶胀率越低;力学性能实验表明,在浓度为10％～20％的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越大,杨氏模量越大;营养液渗透实验表明,在浓度为10％～20％的MA改性的明胶水凝胶中,浓度越低,营养液渗透的越快.3D生物打印表明利用明胶水凝胶可以打印出预先设计的几何形状,且经过紫外光交联后,能够形成具有一定机械强度的水凝胶胶体.结论:15％的MA改性明胶水凝胶具有优良的溶胀性能,力学强度以及适合的孔隙率,并具备3D打印能力.

摘要： 本发明提供了一种三维生物打印系统，包括三维模型设计工作站和三维生物打印机，所述三维生物打印机包括打印头、墨盒和打印平台，其特征在于所述打印平台带有制冷装置。本发明还提供了一种利用三维打印系统制备神经再生植入体的方法。本发明可以广泛应用于各类细胞外基质分子以及多糖类分子支架的构建成型，且可以精确控制支架的形态和相应参数。

摘要： 本发明公开一种三维生物打印装置和生物打印方法，三维生物打印装置，包括打印平台、喷头、喷头电控制器、两个带光源的CCD光学系统、等离子除菌机构、运动控制系统、气压控制机构、湿度调节器、温度控制单元、储液罐、可盛装培养液的敞口容器、安装架、外壳；外壳内偏上方设有安装架，安装架上设有喷头，喷头上方及左侧的安装架上分别设有光学系统，外壳内还设有敞口容器，容器内设有打印平台，喷头喷口向下与打印平台相对应，气压控制机构安装在外壳外，所述其他单元均位于外壳内；本发明还提供一种利用三维生物打印装置打印模型的方法；本发明的三维生物打印装置，无需放置于超净工作室使用，成本低，能控制装置环境并适用于多种生物材料和细胞。

摘要： 本发明公开了一种用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物，其包含人脂肪间充质干细胞、海藻酸钠、明胶干粉以及作为溶剂的生理盐水的混合物。所述三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物采用人脂肪间充质干细胞与海藻酸钠‑明胶混合物作为微打印基质；材料具有可塑性并可通过温度和交联剂控制其交联过程，符合细胞共混物三维生物打印的低温打印过程的工艺要求和生物学要求。本发明还公开了一种利用本发明所述的用于三维生物打印的人脂肪间充质干细胞共混物三维生物打印人体骨组织的方法，该方法包括传代培养、制备人脂肪间充质干细胞共混物、设计打印物形状、三维打印成型、交联处理等步骤。

摘要： 本发明提供了一种三维生物打印系统，包括三维模型设计工作站和三维生物打印机，所述三维生物打印机包括打印头、墨盒和打印平台，其特征在于所述打印平台带有制冷装置。本发明还提供了一种利用三维打印系统制备神经再生植入体的方法。本发明可以广泛应用于各类细胞外基质分子以及多糖类分子支架的构建成型，且可以精确控制支架的形态和相应参数。

摘要： 本发明公开一种三维生物打印装置和生物打印方法，三维生物打印装置，包括打印平台、喷头、喷头电控制器、两个带光源的CCD光学系统、等离子除菌机构、运动控制系统、气压控制机构、湿度调节器、温度控制单元、储液罐、可盛装培养液的敞口容器、安装架、外壳；外壳内偏上方设有安装架，安装架上设有喷头，喷头上方及左侧的安装架上分别设有光学系统，外壳内还设有敞口容器，容器内设有打印平台，喷头喷口向下与打印平台相对应，气压控制机构安装在外壳外，所述其他单元均位于外壳内；本发明还提供一种利用三维生物打印装置打印模型的方法；本发明的三维生物打印装置，无需放置于超净工作室使用，成本低，能控制装置环境并适用于多种生物材料和细胞。

摘要： 本发明属于生物三维打印技术领域，尤其为一种三维打印结合生物三维打印技术制备肌腱方法，其制备方法为：S1、种子细胞的培养，S2、肌腱支架的制备，S3、细胞涂层的制备和S4、纳米纤维膜‑细胞涂层的处理，肌腱干细胞为本实验室保存，以含10％胎牛血清的DMEM培养基培养于孵箱中；本发明，该三维打印结合生物三维打印技术，易于控制纤维直径，得到肌腱支架，并通过生物三维打印技术在其表面打印得到润滑细胞涂层，使其本身便含有大量定植的种子细胞，利于细胞增殖、分化、分泌基质，且具有良好润滑性能，该制作方法简单方便，更好地仿生天然肌腱组织形态、细胞成分及润滑性能，利于肌腱修复及正常功能恢复。

摘要： 本公开内容涉及一种包括基座单元(2)的3D生物打印机(1)。基座单元(2)具有：适于安装至少一个工具头(4)的支承件(3)，用于在安装了至少一个工具头(4)的情况下与至少一个工具头(4)进行数据通信的通信接口部件(5)，以及适于通过所述通信接口部件(5)与至少一个工具头的工具头处理元件(8)通信的基座单元处理元件(7)。本公开内容还涉及3D生物打印机工具头。本公开内容还涉及用于生物打印构建体的方法。

摘要： 本发明公开了一种高通量生物三维打印设备、打印方法及用途，打印设备包括：控制装置和位移调整机构；生物三维打印喷头，滑动设置在所述位移调整机构上；三维培养腔室模块，具有若干用于容纳材料的培养腔室；在所述控制装置控制下，生物三维打印喷头运动至三维培养腔室模块上方，并向相应培养腔室喷入打印材料，形成结构体。本发明的高通量生物三维打印设备及方法，操作过程简单、效率高、构建速度快，大幅度降低了模型间的误差，适合高通量大规模的类器官与三维细胞培养。

摘要： 本发明属于生物医学工程技术领域，公开了一种体积三维生物打印装置及打印方法。该体积三维生物打印装置包括介质室、旋转单元、聚焦单元以及控制单元；该介质室用于容纳生物墨水；该旋转单元用于承载并以预设速度旋转该介质室；该聚焦单元用于将能量束穿过该介质室的至少一预设位置，使该生物墨水的预设位置能够在同一时间固化成三维物体；该控制单元分别与该旋转单元和所聚焦单元电连接。本发明体积三维生物打印装置实现了同时形成三维物体、可避免生物污染以及打印速度快，可用于复杂结构的打印，形成的三维物体表面光滑、分辨率可达到50μm，适宜产业化推广使用的特点。

摘要： 一种磁场控制三维取向的生物材料3D打印机及采用该生物打印机的纤维三维取向打印方法，其中磁场控制三维取向的生物材料3D打印机设置有主体、用于粘附添加有响应磁场变化纤维的打印材料层的固定平台装置、用于对打印材料层产生可360°调节磁场的磁场调节装置、用于带动所述固定平台装置升降的升降装置和用于对打印材料层固化成型的光控装置。本发明的磁场控制三维取向的生物材料3D打印机的磁场调节装置能够在固定平台装置的外周360°旋转，而且至少一对磁体分别位于固化区域底面的外周相对两侧，从而能够在固化区域底面相对两侧产生磁场且360°旋转，从而能够灵活调节纤维的取向方向，同时产生的磁场能均匀分布且完全覆盖固化区域。