本文將與大家分享，ATA-7015高壓放大器在基(ji)于(yu)微流(liu)控制備殼結(jie)構微凝膠的(de)3D打印骨再生結(jie)構中的(de)應(ying)用(yong)，希望能對各(ge)位工程(cheng)師(shi)有所幫助與啟發(fa)。

　　利用3D生物打(da)印(yin)技術制備(bei)載細(xi)胞(bao)組(zu)織結構(gou)時(shi)，打(da)印(yin)過程(cheng)中(zhong)的剪(jian)切應(ying)力顯(xian)著降低(di)了生物活性。已有研究證明，具(ju)有獨立控(kong)制隔室的微凝膠可以在(zai)打(da)印(yin)過程(cheng)中(zhong)保護(hu)細(xi)胞(bao)。

　　近(jin)期，東華大學(xue)化學(xue)化工與生(sheng)(sheng)物工程(cheng)(cheng)學(xue)院(yuan)和(he)材(cai)料科(ke)學(xue)與工程(cheng)(cheng)學(xue)院(yuan)的(de)(de)(de)何(he)創龍(long)教(jiao)授(shou)團隊和(he)周小軍(jun)老師聯(lian)合復(fu)旦(dan)大學(xue)附(fu)屬浦東醫院(yuan)骨科(ke)的(de)(de)(de)何(he)家文醫生(sheng)(sheng)提出利用(yong)基于(yu)微流控技術制備的(de)(de)(de)核-殼結構(gou)的(de)(de)(de)微凝膠封裝(zhuang)細胞，以減少擠出生(sheng)(sheng)物3D打印過程(cheng)(cheng)中剪切應(ying)力(li)對細胞的(de)(de)(de)損傷，并在骨組織(zhi)修復(fu)領(ling)域具有良好的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景。相關(guan)論文“Construction of 3D printed constructs based on microfluidic microgel forbone regeneration”發表于(yu)雜志(zhi)Composites Part B上。

　　圖1載(zai)細(xi)胞微凝(ning)膠和3D打印(yin)載(zai)細(xi)胞微凝(ning)膠的制造過程示意圖

　　1.微流控(kong)制備核-殼結構的(de)載細胞微凝(ning)膠

　　參數

　　油相：含有(you)1v/v%司班(ban)80、0.01v/v%乙酸和0.8w/v%CaCl2-NP的液體石(shi)蠟(la)

　　殼：2%w/v的海藻酸鈉和50mMCa-EDTA混合(he)溶液

　　核(he)：含有(you)GFP-BMSCscells/mL的(de)I型膠原溶液

　　流(liu)速(su)：水相Qaqu/油相Qoil=1/3，核相Q1/殼相Q2=2

　　微凝(ning)膠(jiao)制備過程（圖1）

　　將(jiang)核心溶(rong)液(ye)和殼溶(rong)液(ye)分別裝入無菌微(wei)(wei)(wei)流控注(zhu)(zhu)射器(qi)(qi)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間和兩側(ce)的(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)射器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，流速由注(zhu)(zhu)射泵獨立控制，在微(wei)(wei)(wei)流體(ti)平(ping)臺上制備載有細胞(bao)的(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)凝(ning)膠；然后(hou)，在收集過程中(zhong)(zhong)，使用PBS溶(rong)液(ye)（pH=7.4）中(zhong)(zhong)和油相中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)乙酸溶(rong)液(ye)；最后(hou)，將(jiang)載有細胞(bao)的(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)凝(ning)膠重新懸浮在細胞(bao)培(pei)養(yang)基(ji)中(zhong)(zhong)進行體(ti)外(wai)培(pei)養(yang)。

　　表征

　　乙酸和CaCl2-NP濃度與微(wei)凝膠(jiao)形態的(de)(de)關(guan)系：當CaCl2-NP的(de)(de)濃度為0.8wt%時，0.01v/v%的(de)(de)乙酸溶液(ye)即(ji)可形成(cheng)粒徑均勻的(de)(de)微(wei)凝膠(jiao)（圖2）。

　　流(liu)速與微凝膠的粒(li)徑(jing)分散性和殼(ke)(ke)核(he)結構的關(guan)系：粒(li)徑(jing)分散性隨著(zhu)流(liu)速比Qaqu/Qoil的減(jian)小(xiao)而減(jian)小(xiao)，尺寸也相應(ying)減(jian)小(xiao)（圖2）；I型(xing)膠原相(Q1)流(liu)速增加(jia)，核(he)層(ceng)厚度增加(jia)，殼(ke)(ke)層(ceng)厚度相應(ying)減(jian)小(xiao)（圖3）。

　　醋酸濃(nong)度(du)和Qaqu/Qoil的(de)流(liu)速(su)比對載細胞(bao)微凝膠細胞(bao)活力(li)的(de)影響（圖4）：隨著乙酸濃(nong)度(du)的(de)降低(di)和流(liu)速(su)比的(de)增加(jia)(jia)，細胞(bao)活力(li)相應增加(jia)(jia)；使(shi)用這些參(can)數制備(bei)的(de)微凝膠具有良好的(de)生(sheng)物相容性。

　　圖2乙酸(suan)、CaCl2-NP濃度和流速對(dui)微凝膠(jiao)形(xing)態的關系(xi)圖

　　圖3流速與微凝膠(jiao)殼-核的關系圖

　　圖(tu)4載細胞微凝膠(jiao)中細胞活力圖(tu)

　　2.3D載微凝膠結構(gou)的生物打印

　　打印參數

　　噴嘴內徑為(wei)500μm；

　　層(ceng)高0.55mm，網格(ge)填(tian)充寬度1mm，軸(zhou)速度3mm/s，氣壓值(zhi)0.25MPa；

　　墨水預處(chu)理(li)溫度4℃。

　　打印過程

　　將生物(wu)(wu)3D打(da)(da)印機放(fang)置在無菌室中(zhong)，以確(que)保(bao)打(da)(da)印過程的無菌性。2mL載細(xi)胞微凝膠（5×10^5個細(xi)胞）與SilMA/GelMA復合材料混合作(zuo)為(wei)3D生物(wu)(wu)打(da)(da)印的生物(wu)(wu)墨水。為(wei)確(que)保(bao)細(xi)胞數的一致性，將2mL培養(yang)基(ji)（5×10^5個細(xi)胞）加入到不含微凝膠的bioink中(zhong)作(zuo)為(wei)對照組進行生物(wu)(wu)打(da)(da)印。3D打(da)(da)印體在UV照下（365nm，10秒）進行光交聯，并轉(zhuan)移(yi)到細(xi)胞培養(yang)板培養(yang)。

　　表征：

　　微(wei)凝膠結(jie)構對細(xi)胞(bao)(bao)活(huo)力(li)的(de)影響：3D打印(yin)的(de)載(zai)細(xi)胞(bao)(bao)微(wei)凝膠結(jie)構的(de)細(xi)胞(bao)(bao)活(huo)力(li)高(gao)于載(zai)細(xi)胞(bao)(bao)3D打印(yin)結(jie)構，微(wei)凝膠在打印(yin)過程中對細(xi)胞(bao)(bao)的(de)保護作用。

　　圖(tu)53D打(da)印結構體(ti)的細(xi)胞(bao)增殖圖(tu)

　　3.3D打印結構促(cu)進骨組織再生

　　炎癥(zheng)反(fan)應(ying)：將Microgel-15%SilMA/GelMA和(he)15%SilMA/GelMA構建體置于SD大鼠(shu)的皮下，材(cai)料與組(zu)織界面周圍(wei)未觀察到明(ming)顯(xian)的炎癥(zheng)反(fan)應(ying)，適合(he)體內植入。

　　骨缺損(sun)修(xiu)復效果(guo)：將載有細(xi)胞的(de)構建體置(zhi)SD大鼠的(de)顱骨缺損(sun)處(chu)，micro-CT、BMD及(ji)H&E染色(se)結果(guo)表明Microgel-15%SilMA/GelMA比15%SilMA/GelMA相比，可明顯促進BMSCs的(de)增殖和體內骨再(zai)生。

　　圖6皮下植入(ru)3D打印(yin)結構(gou)體1周(zhou)和2周(zhou)后的(de)H&E和Masson染(ran)色

　　圖7評估體內骨再生圖

　　ATA-7015高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~80kHz

　　電(dian)壓：3kVp-p（±1.5kVp）

　　電(dian)流：40mAp

　　功率：60Wp

　　壓擺率(lv)：≥534V/μs

　　可程控

　　總(zong)之(zhi)，研究者證(zheng)明(ming)了(le)使(shi)用(yong)微凝膠(jiao)封裝(zhuang)細(xi)胞減少打印過程中的(de)細(xi)胞損傷、增強細(xi)胞活力策略的(de)可行性(xing)。同(tong)時表明(ming)，嵌入(ru)微凝膠(jiao)的(de)SilMA/GelMA具(ju)有(you)良好的(de)生(sheng)物相容性(xing)，具(ju)有(you)成為用(yong)于3D生(sheng)物打印的(de)多(duo)功能(neng)生(sheng)物墨水的(de)潛力。

　　本資料(liao)由Aigtek安泰(tai)電(dian)子整(zheng)理(li)發布，更多案例(li)及(ji)產品詳情請(qing)持續關注我們。西安安泰電子(zi)是專(zhuan)業從事功率放大器(qi)、高壓放大器、功率放大器模塊、功率(lv)信號源、射頻功率(lv)放大器、前(qian)置微小信(xin)號放大(da)器、高精度電壓源、高(gao)(gao)精(jing)度電流源等(deng)電子測量儀器研發(fa)、生產(chan)和銷售的高(gao)(gao)科技企業，為用(yong)戶提供具有競爭(zheng)力的測試(shi)(shi)方案。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產(chan)品(pin)線，且具有相當規模(mo)的儀器設備(bei)供應商，樣機都支持(chi)免費(fei)試(shi)(shi)用(yong)。如想(xiang)了解更多功率放(fang)大器等(deng)產(chan)品(pin)，請持(chi)續關注安泰(tai)電子官網hkdyw.cn或(huo)撥(bo)打029-88865020。