一 擠出式3D生物打印技術應用案例

1 角膜模型應用案例
研究背景和重要性：角膜是眼睛的最外層，負責控制光線進入眼睛的傳輸，對視覺起著至關重要的作用。然而，由于角膜受損或疾病導致的視力問題在全球范圍內十分普遍，因此創建高細胞活力的人工角膜模型對于視力恢復和角膜移植研究具有重要意義。

研究過程：
1)    模具創建：研究團隊首先從人類角膜獲取模具，創建出角膜的框架結構。
2)    Fresh Printing技術：Fresh Printing是一種用于打印低粘度材料的技術，通過使用支持浴材料實現。這種支持浴材料在高剪切應力下表現為粘性流體，但在低剪切應力下則表現為剛體。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。在打印的角膜構建中封裝了角膜角質細胞，成功創建了具有高細胞活力的人工角膜。
5)    使用的材料和設備：

• 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技術打印的膠原蛋白構建，通過在37攝氏度下溶解支持浴，獲得了最終的構建。

2 血管化皮膚模型應用案例

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，創建具有血管化的皮膚模型對于新療法的研究至關重要。

研究過程：
1)    層次結構創建：研究團隊創建了兩個生物墨水，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皮細胞，這些細胞能夠自我組裝成微血管結構。
4)    動物移植實驗：打印完成后，研究團隊將構建移植到動物體內，觀察其血管生成和灌注情況。結果顯示，移植的皮膚構建能夠與宿主動物的皮膚整合，形成血管連接，實現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構的顯微圖像，說明了細胞的生長和自我組裝過程。

3 其他應用案例

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感染。

二 基于DLP的3D生物打印技術應用案例
1 LumenX應用案例

（1）技術背景和重要性：
LumenX使用數字光處理（DLP）技術，能夠打印出更小、更復雜的結構，適用于創建微流控等應用。

（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。

微流控應用：
研究團隊使用LumenX創建了肝臟模型和肺泡模型，通過打印復雜的通道結構來模擬器官的功能。在肝臟模型中，培養了肝細胞和HUVEC細胞，模擬血管結構。

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。一個通道內灌注缺氧血細胞，另一個通道內灌注含氧氣體，觀察到氣體擴散和氧氣交換的過程。

2 HolographX應用案例

技術背景和重要性：
HolographX使用全息立體光刻技術，能夠打印出更精細、復雜的結構，如類器官和腫瘤模型。

研究過程：
細結構打印：研究團隊展示了使用HolographX打印的類器官和血管結構，這些結構非常精細，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，研究觀察了模型與宿主血管的整合情況。

綜合應用：研究團隊展示了將不同打印技術結合使用的潛力。例如，使用LumenX打印微流控通道結構，再使用BioX打印組織結構，創建更復雜的器官芯片模型。