3D 生物打印

优化用于 3D 生物学的生物打印

用于 3D 生物学的不同类型的生物打印机使用各种技术打印和分配细胞。其中一些包括挤出、喷墨、立体光刻、激光辅助和熔融沉积建模。大多数技术使用载细胞水凝胶，这些水凝胶无法正确模拟类器官开发所需的复杂环境。而 BioAssemblyBot® 400等挤出型打印机充分支持这些环境，此外，还可在短时间内提升可扩展性。此外，挤出型打印机可方便使用各种生物墨水，如细胞聚合体、微载体、含细胞的水凝胶、脱细胞基质组分、微载体等等。挤出型生物打印可进行高细胞密度打印，因而易于实施，还可模拟多孔解剖结构，因而易于学习，同时硬件更实惠，并能形成生物相容性结构和减少细胞损伤。

新兴 3D 生物打印应用的潜力

3D 生物打印的出现开创了生物医学工程的新时代，为组织工程、药物开发、疾病建模、个体化医疗和再生治疗提供变革性的解决方案。这种创新技术能够精确仿制功能性生物结构，革新研究和医疗保健，并有可能应对关键挑战和改进治疗方法。

• 组织工程： 生物打印可打造用于研究生物结构的功能性微型器官或“类器官”，具有彻底改变组织工程领域的潜力。这有可能解决真正代表体内结构和功能的模型短缺问题。
• 药物试验和开发： 与传统细胞培养物相比，生物打印模型可用于药物试验，以更准确地呈现药物在人体中的作用。这可能会减少对动物试验的需求，并提高药物开发的效率。
• 疾病建模： 生物打印能够构建代表人体组织和器官的现实模型，让研究人员更好地了解疾病并开发靶向治疗。
• 个体化医疗： 能够使用患者自身的细胞打造组织和器官，开启了个体化医疗的大门。这可能针对个体独特基因组成量身定制治疗，并降低潜在药物失败的风险。
• 再生医学： 生物打印可提供修复或更换受损组织和器官的手段，从而促成再生医学。虽然在人体中的适用性尚未得到证实，但有可能增强人体的自然愈合过程。如果方案获批后将这种技术广泛直接地用于再生医学，那么可以充当临床前研究和临床研究之间的重要桥梁。

生物打印测定工作流程

我们的生物打印平台采用先进的自动化机箱 BioAssemblyBot 400 (BAB 400)，可构建通量和精密度更高的 3D 模型系统，避免出现与手动工作流程相关的常见问题。BAB 400 采用六轴机械臂，配备了可更换的“BAB 手”，可有效产生和维护活组织、类器官和细胞球。它可与我们的 ImageXpress 智能化共聚焦高内涵成像系统无缝集成，该系统配备了强大的人工智能/机器学习成像分析软件 IN Carta 成像分析软件。这种一站式自动化解决方案可确保完全优化的 3D 生物打印测定工作流程。

1. 制备细胞悬液： 收获细胞并对其进行计数，以所需浓度重悬于细胞培养基中。
2. 制备生物墨水： 将检测特定细胞外基质与所需浓度的细胞悬液在特定温度下混合。
3. 在微孔板孔中打印： 机械臂的打印头“手”将生物墨水与细胞一起打印到细胞培养板中。
4. 培养并添加培养基： 根据温度和时间要求，在载物台或培养箱上培养打印的结构。结构中的细胞与特定于细胞系和测定条件的生长因子培养基一起放入。
5. 更换和监测 3D 细胞模型形成所需的培养基： 定期放入细胞以补充耗尽的营养物质。在适应进一步的测定步骤时，让结构中的这些细胞培养和生长。
6. 添加试剂： 如果生长、药物筛选或生物标志物成像工作流程中需要，可添加各种试剂，例如生长因子、药物甚至染料。
7. 终点测定、成像和分析： 执行测定工作流程的最后步骤，以收集相关数据。然后使用标准或定制方法分析收集的数据。

虽然生物打印在改进生物墨水制剂、模型血管化和细胞模型功能方面仍有一些挑战需要克服，但这是一项前景广阔且快速发展的技术。尽管面临这些挑战，但研究人员正在迅速地使生物打印比以往任何时候都更接近体内结构和功能，从而提供靶向、高效和有效的疗法。

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