用于3D打印脱细胞基质的新工艺

该方法可实现组织工程支架中结构合成材料与生物组分的共打印。这些支架能够更准确地模拟天然组织环境，从而有利于培养细胞的生长。该技术的主要优势在于，可通过一体化的组织工程技术打印出力学性能良好的结构，同时不损伤支架内包封的生物材料。

制备含有目标基质包封的微球。这些微球由猪后肢脱细胞软骨制成，大小不一。

使用筛分机获得粒径均匀的微球。确保三个筛网托盘在使用前已彻底清洁并干燥。将筛分机组装好，上层放置较大孔径的筛网托盘，中层放置较小孔径的筛网托盘。

将筛盘放在底部。将干燥的微球放入最上方的托盘中，然后将盖子盖在托盘上。

粗筛八到十分钟，然后细筛八到十分钟。等待期间，将称量纸准备好用于承接过筛后的微球。

筛分完成后，小心取下筛盘。将筛盘倒扣在称量纸上，轻轻敲击两侧，确保大部分小球掉落出来。

将所有筛板上的小球倒入称量纸上后，弃去过大和过小的球体。保留下来的小球尺寸合适，可用于后续步骤。将这些小球放入已标记的离心管中。

将试管存放在 -20 °C 的冷冻箱中，直至需要时使用。称取制备丝材所需的材料。按微球与聚己内酯粉末 1:4 的质量比例配制，其中微球至少为 25 克。

将粉末混合物转移至微型滚筒混合器中。以每分钟20转的速度混合粉末5分钟。5分钟后，停止旋转并翻转容器。

然后以 20 rpm 的速度再混合五分钟。接下来，将混合物转移至挤出机和卷绕装置。设置挤出机，使其出口距离卷绕机入口约 60 厘米。

然后在挤出机加热元件处，确保没有绝缘套。将一台台式风扇放置在挤出机和收线装置之间的中间位置，以冷却挤出物。在加热套附近再放置一台风扇，用环境空气对其进行冷却。

接下来，确保将正确的喷嘴安装到挤出机上，并设定加热元件的温度。启动冷却风扇，使仪器达到稳定状态。20至30分钟后，取微球PCL混合物，并填充至挤出机料斗中。

启动卷取机和挤出机螺杆，开始挤出丝材。使用镊子手动拉出初始挤出的丝材，并将其引导至丝材卷取机。

在挤出过程中，观察丝材以确定其成分。一段时间后，丝材成分将呈现均匀状态，此为理想情况。用胶带缠绕丝材，标记均匀区域的起始位置。

在收丝辊之后，监测丝材的直径。使用卡尺检测直径是否接近所需的 1.75 mm。根据需要调整收丝装置和挤出机的速度及温度。

为了调节丝材直径，首先调整送丝轮和挤出机的速度。您也可以改变挤出机的温度，尽管这通常不是必需的。持续向料斗中添加粉末并进行挤出，直到所有粉末用完为止。

当料斗即将排空时，向料斗中加入PCL粉末以冲洗出微球混合物。在加入PCL粉末的同时监测挤出物。最初，挤出物中仍可见微球。

当不再有微球可见时，停止添加PCL。将含有微球的丝材分离并按所需浓度进行标记。当料斗中粉末所剩无几时，停止挤出并关闭设备。

该丝材可用于标准的熔融沉积成型打印机。将丝材装入配备有指定直径喷嘴的打印机中。加载模型后，设置打印温度和线速度，然后开始挤出丝材进行打印。

定制的细丝是一层一层沉积而成的。请特别注意第一层，并根据需要调整参数。在这类尺度下，这两个3D打印的支架很难区分。

一种含有仅由聚己内酯（PCL）组成的丝材。另一种则含有嵌入了聚乳酸微球和脱细胞基质的PCL丝材。通过扫描电子显微镜观察，仅含PCL的支架表面大多光滑。

相比之下，另一种纤维中，嵌入PCL的微球在整个样品中均可见。在进行此操作时，需注意微球尺寸过大或过小均可能影响材料在挤出机中的流动动力学。因此，在使用前务必对微球进行适当预处理。

为了尽量减少浪费，建议一次性制备所有实验所需的大批量丝材，而不是更频繁地制备小批量。随着经验积累，丝材制备技术将逐步提高。按照本方案制备的支架可进一步通过体外和体内实验进行评估，以探讨其在诱导效果和机械强度方面相较于其他生物打印支架的优越性。

该技术问世后，为组织工程领域的研究人员探索在三维支架内对脱细胞猪源基质进行对基因诱导铺平了道路。请注意，操作细小颗粒物可能带来呼吸系统危害，建议在该操作过程中佩戴防细颗粒物口罩。