通过交替粘性 - 惯性力喷射进行 体外 水凝胶微载体的3D打印

我们提供温和的生物打印工艺，用于制备具有良好可控性和生物相容性的微载体。在被细胞包封后，载体还可用于体外细胞扩增和功能微组织构建。在印刷过程中，有限的位移，而不是在类似条件下作用于喷嘴的严重力，最大限度地保持生物墨水的原始物理/化学特性。

除了传统的微载体外，还可以构建具有内部细胞分布或三聚糖苷包封胶囊结构的单元并将其应用于不同组织结构的组装。对于喷嘴准备，根据制造商的说明将玻璃微量移液器加载到拉拔器上，并为拉拔器设置拉拔参数。使用微孔切断指定直径的喷嘴，以获得实验的特定尖端直径，并将喷嘴在酒精中灭菌五分钟。

然后，用无菌水冲洗喷嘴三次，以除去任何残留的酒精。为了制备水凝胶生物墨水，将灭菌的4%海藻酸钠储备溶液稀释在0.9%氯化钠中以0.5%，1，1.5和2%的重量体积浓度。对于微滴形成，将五毫升生物墨水装入一次性无菌注射器中，并将注射器安装到注射器泵上。

使用一毫米内径软管，连接注射器和打印喷嘴。拧紧夹紧螺钉以将喷嘴固定到位，并快速按下注射器泵以将生物墨水加载到喷嘴中。设置信号发生器参数，并预设振动的运动路径和触发模式，以按需下降。

然后按照预先设计的图案打印液滴。对于微载体的形成，向培养皿中加入五毫升交联溶液，并将培养皿置于印刷喷嘴作为基材下方。打印后，交联微载体三分钟，然后将微载体悬浮液转移到离心管中。

然后，通过离心富集微载体，并将其重悬于适当的培养基中，每毫升约600个微载体。在接种之前，用5毫升补充有10微摩尔细胞追踪器绿色CMFDA染料的无血清培养基替换A549细胞培养物的上清液，在细胞培养箱中孵育30分钟。在孵育结束时，用新鲜培养基替换染料溶液，并以每毫升培养基1.6倍10的密度重悬细胞至6个细胞。

向细胞中加入一毫升微载体悬浮液，向低贴壁六孔培养板的每个孔中加入一毫升A549细胞。将板以每分钟30转的速度放在细胞培养箱中的振荡器上。在孵育结束时，从振荡器中取出板，让微载体沉降30分钟，然后通过明场和共聚焦荧光显微镜观察和测量打印喷嘴，培养皿和微载体接种的细胞。

使用30微米尖端喷嘴，可以将多种类型的生物墨水（包括PBS，1.5%海藻酸盐和1.5%明胶）稳定地打印到培养皿上。随着油墨粘度的增加，印刷过程变得越来越困难，需要更大的驱动力来获得更大的液滴。打印参数可以设置为以特定的2D排列打印液滴，如本打印实验中所观察到的那样。

喷嘴尖端的直径直接影响可打印的微载体的尺寸。正如在这些明场和共聚焦图像中观察到的那样，A549细胞在培养两天后粘附在藻酸盐 – 胶原微载体上。六天后，A549电池几乎完全覆盖了微载体表面。

按照该过程，我们用壳聚糖涂覆微载体表面，并使用葡萄糖酸盐溶解海藻酸盐凝胶以形成囊性结构，该囊性结构可用于构建肺泡等空心结构。制备微载体的印刷工艺相当温和，因此，该方法可广泛应用于含细胞微载体的印刷。