圖1 PBP操作流程圖（以EFL-8601打印機(jī)為例說(shuō)明）

1. 材料配制：

介紹用于投影式光固化打印的GelMA光敏水凝膠的組成成分、配比、配制方法、儲(chǔ)存方法、各成分打印功能機(jī)理。與常規(guī)三維細(xì)胞培養(yǎng)不同的是在材料中添加了可以降低打印誤差的吸光劑。除標(biāo)準(zhǔn)化流程外，特別強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)實(shí)用的小技巧：先使用冷溶劑潤(rùn)濕各成分后再加熱溶解，以及通過(guò)離心方法除去溶解后產(chǎn)生的大量微氣泡能夠顯著提升打印質(zhì)量。

2. 支架打印：

因?yàn)橄嚓P(guān)打印設(shè)備的商業(yè)化，打印過(guò)程的設(shè)置已變得非常簡(jiǎn)便，而打印參數(shù)設(shè)置通常軟件里也配有推薦值，初學(xué)者可根據(jù)軟件提示一鍵打印。然而作者重點(diǎn)提示了兩個(gè)打印過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題：模型擺放方向與打印件脫落，闡釋了打印時(shí)間、x-y平面與z方向制造精度差異與模型擺放方向間的關(guān)系，介紹了采用打印原液對(duì)平臺(tái)涂底的防脫落實(shí)用技巧。

3. 后處理：

后處理是很多熟悉PBP的研究者都容易忽略的過(guò)程，科學(xué)的后處理不僅可以大大延長(zhǎng)支架的儲(chǔ)存時(shí)間，而且能提升成品精細(xì)結(jié)構(gòu)精度與細(xì)胞粘附能力。后處理包括：清除剩余的未交聯(lián)材料、消毒、生物因子處理、凍干等標(biāo)準(zhǔn)步驟。

4. 細(xì)胞接種：

與傳統(tǒng)培養(yǎng)皿或孔板中平面接種細(xì)胞不同，PBP打印的水凝膠支架通常具有復(fù)雜的三維形貌，為復(fù)雜的曲面接種細(xì)胞通常需要多角度多次接種。文中以空心管狀結(jié)構(gòu)為例，介紹了如何將內(nèi)腔鋪滿(mǎn)細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)化操作方法與其背后的原理。

【實(shí)驗(yàn)案例】
 

圖2 管狀支架應(yīng)用案例

管狀結(jié)構(gòu)廣泛存在于生物體內(nèi)，如血管、髓鞘、膽管等。作者按PBP標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行操作，并給出了各環(huán)節(jié)的具體參數(shù)。通過(guò)PBP打印支架再接種的方法能夠制造出含有單層均勻布滿(mǎn)內(nèi)腔的內(nèi)皮細(xì)胞層血管模型。

【討論：載細(xì)胞打印 vs 支架接種細(xì)胞】

如今載細(xì)胞打印技術(shù)也已非常成熟，為什么我們還需要先制造支架再進(jìn)行接種的分步方案？作者給出了以下兩點(diǎn)重要理由：

1. 空間分離避免成形性與生物性的矛盾：

生物材料需要兼具生物性能與成形性能，但這兩者通常是矛盾的，優(yōu)異的生物性能需要多孔疏松的材料來(lái)降低對(duì)細(xì)胞的約束，提升物質(zhì)的交換，這勢(shì)必會(huì)降低交聯(lián)過(guò)程中交聯(lián)基團(tuán)間發(fā)生反應(yīng)的概率，降低成形性。這是細(xì)胞處于水凝膠內(nèi)部三維包裹時(shí)的情況，即載細(xì)胞打印時(shí)無(wú)法避免的問(wèn)題。然而，支架打印剝離了制造與細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程，制造過(guò)程中無(wú)細(xì)胞，接種過(guò)程中細(xì)胞實(shí)際以二維鋪展?fàn)顟B(tài)粘附在三維支架表面。兩個(gè)過(guò)程不再彼此制約，從而可以制造出更加復(fù)雜的支架結(jié)構(gòu)用于搭載細(xì)胞。

2. 時(shí)間分離降低復(fù)雜度便于交叉合作：

載細(xì)胞打印時(shí)，必須同時(shí)滿(mǎn)足材料、制造、細(xì)胞等前提條件，受到細(xì)胞活性的限制，整個(gè)過(guò)程必須在短時(shí)間內(nèi)完成。從研究者的實(shí)驗(yàn)角度考慮，這需要完整的材料、工程、生物因素同時(shí)在場(chǎng)，無(wú)疑在無(wú)形中大大提升了門(mén)檻。而支架打印完全可以提前做好支架并凍干保存，然后待細(xì)胞狀態(tài)合適時(shí)再進(jìn)行接種。這降低了完整流程的復(fù)雜度、提升了成功率、也方便不同學(xué)科間的交叉合作。

文章來(lái)源：
https://doi.org/10.1007/s42242-022-00189-0

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