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活細(xì)胞組織活性生物材料3D打印制造zui強(qiáng)音!—Biofactory醫(yī)用活性細(xì)胞組織材料打印制造系統(tǒng)

亮點(diǎn)：

多達(dá)8個(gè)打印頭，具有復(fù)雜組織等打印物構(gòu)建能力：

可以同時(shí)打印8種細(xì)胞和支架材料等材料，更利于整體三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印組織/器官內(nèi)的不同組分，使用不同的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和生物活性因子，并且使用的配比。

高精度：即分辨率高,該系統(tǒng)射出精度20pl和顛覆傳統(tǒng)的三維陀螺定位可控制墨水噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結(jié)構(gòu)的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長(zhǎng)發(fā)育

噴嘴直徑：為活性細(xì)胞組織量身定制70um-2mm

可以控制水凝膠噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結(jié)構(gòu)的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長(zhǎng)發(fā)育

微結(jié)構(gòu)控制能力: Flow box提供細(xì)胞組織所需要的，類似體內(nèi)溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度控制能力

構(gòu)建速度快：配套生物材料、生物墨水,能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫(yī)藥、器官移植等未來醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

按需打印細(xì)胞組織器官：可以按需制造出符合個(gè)體需求的單個(gè)器官或組織，真正實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)的個(gè)性化需求

BioFactory專有的HMI和BIOCAD專業(yè)生物打印軟件:

控制打印的進(jìn)行。軟件容易操作，文件轉(zhuǎn)換，確保后期打印精度;

HMI生物打印軟件可以同時(shí)對(duì)4個(gè)打印頭的參數(shù)進(jìn)行輸入，如打印材料，噴頭直徑、加熱情況、噴射點(diǎn)距、定位參數(shù)

制作盤溫可溫控:-5-80℃

打印材料廣泛：達(dá)到200多種材料，涵蓋牛頓力學(xué)和非牛頓力學(xué)材料粘度：20–30’000mPas

細(xì)胞組織無損傷：*可見激光固化，對(duì)細(xì)胞無損傷

*的生物材料和干細(xì)胞技術(shù)：

對(duì)使用儀器者提供*的生物凝膠BioInk和 OsteoINK, 適于大量細(xì)胞的種植、細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)、細(xì)胞外基質(zhì)的形成、氧氣和營(yíng)養(yǎng)的傳輸、代謝物的排泄以及血管和神經(jīng)的內(nèi)生長(zhǎng)

性能參數(shù)：

打印頭個(gè)數(shù)：8個(gè)

機(jī)械手臂精度：±10um

制作盤溫可溫控: -5 到80℃

噴嘴直徑：為活性細(xì)胞組織量身定制70um-2mm

噴射精度：20PL

制作范圍：130x90x60mm

打印頭粘度范圍:20-30’000mPaS

繪制軟體: BioCAD 和

打印頭具加熱功能:（zui高至250℃）

可打印材料范圍：

多達(dá)到200多種材料，涵蓋牛頓力學(xué)和非牛頓力學(xué)材料粘度：20–30’000mPas, Biofactory配備多達(dá)5種不同型號(hào)的打印頭，可以實(shí)現(xiàn)組織工程支架打印、細(xì)胞打印和對(duì)高分子，如蛋白質(zhì)和多種有機(jī)大分子的打印

配套打印的材料：BioInk和 OsteoInk

打印頭類型：室溫細(xì)胞打印頭、可調(diào)溫細(xì)胞打印頭、皮升噴射打印頭

Biofactory醫(yī)用活性細(xì)胞組織材料打印制造系統(tǒng)—典型應(yīng)用案例：

（1）Lenke Horva , Yuki Umehara, Corinne Jud, et al. Engineering an in vitro air-blood barrier by 3D bioprinting, Nature,22 January 2015

 2015年Nature雜志專門刊發(fā)RegenHU BioFactory的應(yīng)用文章，介紹其在構(gòu)建體外血液-空氣組織屏障方面的應(yīng)用,研究人員成功利用BioFactory的打印精度優(yōu)勢(shì)，采用內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞構(gòu)建了肺泡體外三維模型，為研究血-空氣屏障的體外組織提供了非常好的途徑。

（2）Kesti M, Müller M, Becher J,  et al. A versatile bioink for three-dimensional printing of cellular scaffolds based on thermally and photo-triggered tandem gelation. Acta Biomater. 2015 Jan;11:162-72 

3）Carrel J-P, Wiskott A,Moussa M, Rieder P, Scherrer S,Durual S. A 3D printed TCP/HA structure as a new osteoconductive scaffold for vertical bone augmentation.Clin. Oral Impl. Res. 00, 2014,1–8.

BioFactory三維生物打印機(jī)系統(tǒng)介紹 
瑞士RegenHU BIOFACTORY是目前已知的三維打印機(jī)中功能zui為強(qiáng)大的生物打印機(jī)，產(chǎn)品一經(jīng)推出，立即受到組織工程領(lǐng)域的科學(xué)家的重視。其強(qiáng)大的動(dòng)力系統(tǒng)、*的轉(zhuǎn)盤式選擇定位系統(tǒng)、可擴(kuò)展到8只打印頭的材料選擇平臺(tái)，都為科學(xué)家的研究能力增加了強(qiáng)大的保障。

圖4-1 瑞士RegenHU BIOFACTORY三維打印系統(tǒng)

1、BioFactory系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)介紹 

圖4-2 BioFactory系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)綜合介紹 

圖4-3 BioFactory可擴(kuò)展到8只打印頭
BioFactoryzui大可以擴(kuò)展到8只打印頭，支持五種打印方式，讓打印的組織賦予更多功能，可以構(gòu)建更為復(fù)雜的組織；

圖4-4 的三軸組合移動(dòng)平臺(tái)，打印精度更高

2、BioFactory配置不同型號(hào)的打印頭 
配備多達(dá)5種不同型號(hào)的打印頭，可以實(shí)現(xiàn)組織工程支架打印、細(xì)胞打印和對(duì)高分子，如蛋白質(zhì)和多種有機(jī)大分子的打印。

1. CF300N (non heated)
2. CF300H (heated)
3. DD 135N
4. CF130N
5. UVPen-365

圖4-5 BioFactory可實(shí)現(xiàn)組織工程支架打印、細(xì)胞打印較和生物大分子打印
3、BioFactory的適應(yīng)性生物材料、生物墨水 

圖4-6 BioFactory適應(yīng)多種水凝膠和高分子材料 
達(dá)到200多種材料，涵蓋牛頓力學(xué)和非牛頓力學(xué)材料，粘度在20–30000mPas之間都可以。

4、BioFactory打印環(huán)境控制能力 
Flow box提供了滅菌功能，可以控制溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度。

圖4-7 BioFactory的Flow box

5、BioFactory的主要優(yōu)勢(shì)

1. 高精度：可以控制水凝膠噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結(jié)構(gòu)的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長(zhǎng)發(fā)育。
2. 可以同時(shí)打印8種細(xì)胞和支架材料，更利于整體三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印組織/器官內(nèi)的不同組分，使用不同的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和生物活性因子，并且使用的配比。
3. 構(gòu)建速度快：能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫(yī)藥、器官移植等未來醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
4. 可以按需制造出符合個(gè)體需求的單個(gè)器官或組織，真正實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)的個(gè)性化需求。

6、相關(guān)案例參考 
（1）Lenke Horva , Yuki Umehara, Corinne Jud, et al. Engineering an in vitro air-blood barrier by 3D bioprinting, Nature,22 January 2015
2015年Nature雜志專門刊發(fā)RegenHU BioFactory的應(yīng)用文章，介紹其在構(gòu)建體外血液-空氣組織屏障方面的應(yīng)用
研究人員成功利用BioFactory的打印精度優(yōu)勢(shì)，采用內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞構(gòu)建了肺泡體外三維模型，為研究血-空氣屏障的體外組織提供了非常好的途徑。


圖4-8 相比于手工構(gòu)建，生物打印的組織細(xì)胞生長(zhǎng)均勻，可以快速成層生長(zhǎng)，形成不同細(xì)胞層組成的組織結(jié)構(gòu)

（2）Kesti M, Müller M, Becher J,  et al. A versatile bioink for three-dimensional printing of cellular scaffolds based on thermally and photo-triggered tandem gelation. Acta Biomater. 2015 Jan;11:162-72 


圖4-9通過共混溫敏性聚合物聚-N-異丙基丙烯酰胺接枝透明質(zhì)酸與甲基丙烯酸酯化的透明質(zhì)酸，將其作為支架材料進(jìn)行生物打印測(cè)試，結(jié)果顯示其對(duì)于細(xì)胞具有良好的生物相容性。其形成的三維結(jié)構(gòu)在打印后可以快速凝膠化，同時(shí)保證*的機(jī)械性能穩(wěn)定。在應(yīng)用牛軟骨細(xì)胞進(jìn)行測(cè)試后，顯示流變性能，溶脹行為都達(dá)到要求，生物相容性良好。 
（3）Carrel J-P, Wiskott A,Moussa M, Rieder P, Scherrer S,Durual S. A 3D printed TCP/HA structure as a new osteoconductive scaffold for vertical bone augmentation.Clin. Oral Impl. Res. 00, 2014,1–8. 

圖4-10利用磷酸三鈣和和羥基磷灰石3D打印多孔骨細(xì)胞生長(zhǎng)支架，其具有良好的孔隙度和互聯(lián)互通性能，特別符合成骨細(xì)胞生長(zhǎng)。在羊顱骨模型測(cè)試中，證明其可以很好地促進(jìn)皮質(zhì)骨的縱向生長(zhǎng)。相比于現(xiàn)有的骨替代材料，三維打印的多孔骨細(xì)胞生長(zhǎng)支架可以提高垂直骨生長(zhǎng)過程，植入羊顱骨模型顯示其產(chǎn)生的新骨量比顱骨高3 mm，骨量比標(biāo)準(zhǔn)的材高四倍以上，顯示其具有更好的骨生長(zhǎng)傳導(dǎo)性（osteoconductivity）。

BioINK? / OsteoINK?生物材料介紹 
瑞士RegenHU公司提供2種不同型號(hào)的打印水凝膠BioINK? / OsteoINK? 
BioINK? / OsteoINK?對(duì)于大量細(xì)胞的種植、細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)、細(xì)胞外基質(zhì)的形成、氧氣和營(yíng)養(yǎng)的傳輸、代謝物的排泄以及血管和神經(jīng)的內(nèi)生長(zhǎng)均有良好的表現(xiàn)。

圖7-1 BioINK? / OsteoINK?生物材料
BioINK? / OsteoINK?生物材料的優(yōu)勢(shì)

BioINK? / OsteoINK?材料能夠同時(shí)滿足多項(xiàng)活細(xì)胞3D打印的需求：速度快，可以達(dá)到秒級(jí)成型；條件溫和，過程*在生理?xiàng)l件下完成，不涉及化學(xué)反應(yīng)以及能夠?qū)?xì)胞造成傷害的外界刺激；強(qiáng)度、通透性好，打印出來的產(chǎn)品zui終尺寸可以達(dá)到厘米級(jí)別以上的尺度，不變形和軟化，還能夠保證細(xì)胞生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送；具有良好的觸變性和自修復(fù)性能，在細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)可以不斷改變自身的結(jié)構(gòu)，能夠在保證對(duì)細(xì)胞提供足夠支撐的情況下不限制其擴(kuò)增；可以根據(jù)需要迅速分解不殘留，這些特點(diǎn)為將來3D打印器官的活體移植創(chuàng)造了條件。

1. • 較好的可降解性及降解速率；
   • 較好的材料機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度；
   • 支架具有zui適孔徑分布和孔隙率，孔隙率高(≥90%) ；
   • 生物相容性好，生物降解后可*吸收；
   • 生物打印相容性好，打印后可以快速固化。