Name: Projekt i walidacja biodrukarki do wytłaczania wolumetrycznego do biodruku rozpuszczalnego ekstraktu z błony podstawnej do badań translacyjnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-28T14:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 27 s
Description: Poznaj projektowanie i walidację niskokosztowej biodrukarki z kontrolą wolumetryczną do drukowania rozpuszczalnych ekstraktów z błony podstawnej. Ta metoda umożliwia tworzenie konstruktów o wysokiej wierności kształtu z zachowaniem żywotności komórek powyżej 80%.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została częściowo sfinansowana przez Nagrodę Akceleratora nr A26815 zatytułowaną: "Ewolucja raka pojedynczej komórki w klinice" ufundowaną przez partnerstwo między Cancer Research UK i Fondazione AIRC (nr 22790) oraz przez Unię Europejską - Next Generation EU, Mission 4, Component 1, CUP D53D23003310006.

<ol><li>Patel, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multicellular+tumor+spheroids%3A+A+convenient+in+vitro+model+for+translational+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Multicellular tumor spheroids: A convenient in vitro model for translational cancer research.</a> Life Sci. 358, 123184(2024).</li>
<li>Tanaka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+translational+research+in+neurological+and+psychiatric+diseases%3A+From+in+vitro+to+in+vivo+models%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Emerging translational research in neurological and psychiatric diseases: From in vitro to in vivo models.</a> Int J Mol Sci. 24 (21), 15739(2023).</li>
<li>De Maria Marchiano, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+research+in+the+era+of+precision+medicine%3A+Where+we+are+and+where+we+Will+Go%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pers+Med%22%5BJournal%5D)">Translational research in the era of precision medicine: Where we are and where we Will Go.</a> J Pers Med. 11 (3), 216(2021).</li>
<li>Knowlton, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Bioprinting for cancer research.</a> Trends Biotechnol. 33 (9), 504-513 (2015).</li>
<li>McGranahan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+and+therapeutic+impact+of+intratumor+heterogeneity+in+cancer+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Cell%22%5BJournal%5D)">Biological and therapeutic impact of intratumor heterogeneity in cancer evolution.</a> Cancer Cell. 27 (1), 15-26 (2015).</li>
<li>Van Zundert, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+2D+to+3D+cancer+cell+models-The+enigmas+of+drug+delivery+research%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">From 2D to 3D cancer cell models-The enigmas of drug delivery research.</a> Nanomaterials. 10 (11), 2236(2020).</li>
<li>Hoarau-Véchot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Halfway+between+2D+and+animal+models%3A+Are+3D+cultures+the+ideal+tool+to+study+cancer-microenvironment+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Halfway between 2D and animal models: Are 3D cultures the ideal tool to study cancer-microenvironment interactions.</a> Int J Mol Sci. 19 (1), 181(2018).</li>
<li>Yamada, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+tissue+morphogenesis+and+cancer+in+3D%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Modeling tissue morphogenesis and cancer in 3D.</a> Cell. 130 (4), 601-610 (2007).</li>
<li>Manduca, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+cancer+models%3A+One+step+closer+to+in+vitro+human+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Immunol%22%5BJournal%5D)">3D cancer models: One step closer to in vitro human studies.</a> Front Immunol. 14, 1175503(2023).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+3D+revolution+in+cancer+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Discov%22%5BJournal%5D)">The 3D revolution in cancer discovery.</a> Cancer Discov. 14 (4), 625-629 (2024).</li>
<li>Benton, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+uses+of+basement+membrane-like+matrix+%28BME%2FMatrigel%29+in+vitro+and+in+vivo+with+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">Multiple uses of basement membrane-like matrix (BME/Matrigel) in vitro and in vivo with cancer cells.</a> Int J Cancer. 128 (8), 1751-1757 (2011).</li>
<li>Benton, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrigel%3A+From+discovery+and+ECM+mimicry+to+assays+and+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliv+Rev%22%5BJournal%5D)">Matrigel: From discovery and ECM mimicry to assays and models for cancer research.</a> Adv Drug Deliv Rev. 79-80, 3-18 (2014).</li>
<li>Rawal, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospects+for+3D+bioprinting+of+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Bio-Design+Manuf%22%5BJournal%5D)">Prospects for 3D bioprinting of organoids.</a> Bio-Design Manuf. 4 (3), 627-640 (2021).</li>
<li>Hou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+development+of+primary+pancreatic+organoid+tumor+models+for+high-throughput+phenotypic+drug+screening%5BTitle%5D)+AND+%22SLAS+Discov+Adv+Sci+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">Advanced development of primary pancreatic organoid tumor models for high-throughput phenotypic drug screening.</a> SLAS Discov Adv Sci Drug Discov. 23 (6), 574-584 (2018).</li>
<li>Kane, K. I. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+rheological+properties+of+Matrigel+for+optimum+seeding+conditions+in+microfluidic+cell+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+Adv%22%5BJournal%5D)">Determination of the rheological properties of Matrigel for optimum seeding conditions in microfluidic cell cultures.</a> AIP Adv. 8 (12), 125332(2018).</li>
<li>De Stefano, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+of+Matrigel+scaffolds+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Bioprinting of Matrigel scaffolds for cancer research.</a> Polymers. 13 (12), 2026(2021).</li>
<li>Hatzikiriakos, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+slip+and+fracture+in+the+oscillating+flow+of+HDPE+in+a+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rheol%22%5BJournal%5D)">Role of slip and fracture in the oscillating flow of HDPE in a capillary.</a> J Rheol. 36 (5), 845-884 (1992).</li>
<li>Kalika, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wall+slip+and+extrudate+distortion+in+linear+low-density+polyethylene%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rheol%22%5BJournal%5D)">Wall slip and extrudate distortion in linear low-density polyethylene.</a> J Rheol. 31 (8), 815-834 (1987).</li>
<li>Molenaar, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+polymer+melt-flow+instabilities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rheol%22%5BJournal%5D)">Modeling polymer melt-flow instabilities.</a> J Rheol. 38 (1), 99-109 (1994).</li>
<li>Valot, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+insights+into+bioinks+for+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Chemical insights into bioinks for 3D printing.</a> Chem Soc Rev. 48 (15), 4049-4086 (2019).</li>
<li>Sundaramurthi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+technology+for+regenerative+medicine+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Bioprinting%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting technology for regenerative medicine applications.</a> Int J Bioprinting. 2 (2), 9-26 (2016).</li>
<li>Maloney, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immersion+bioprinting+of+tumor+organoids+in+multi-well+plates+for+increasing+chemotherapy+screening+throughput%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Immersion bioprinting of tumor organoids in multi-well plates for increasing chemotherapy screening throughput.</a> Micromachines. 11 (2), 208(2020).</li>
<li>Snyder, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+cell-laden+Matrigel+for+radioprotection+study+of+liver+by+pro-drug+conversion+in+a+dual-tissue+microfluidic+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Bioprinting cell-laden Matrigel for radioprotection study of liver by pro-drug conversion in a dual-tissue microfluidic chip.</a> Biofabrication. 3 (3), 034112(2011).</li>
<li>Patil, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+measuring+the+mechanical+stresses+exerted+by+branching+embryonic+airway+epithelial+explants+in+3D+matrices+of+Matrigel%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Toward measuring the mechanical stresses exerted by branching embryonic airway epithelial explants in 3D matrices of Matrigel.</a> Ann Biomed Eng. 50 (9), 1143-1157 (2022).</li>
<li>Lai, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swelling+of+collagen-hyaluronic+acid+co-gels%3A+An+in+vitro+residual+stress+model%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Swelling of collagen-hyaluronic acid co-gels: An in vitro residual stress model.</a> Ann Biomed Eng. 44 (10), 2984-2993 (2016).</li>
<li>Lam, N. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+Matrigel-collagen+semi-interpenetrating+scaffold+for+use+in+dynamic+valve+interstitial+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Mater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a Matrigel-collagen semi-interpenetrating scaffold for use in dynamic valve interstitial cell culture.</a> Biomed Mater. 12 (4), 045013(2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

W badaniach translacyjnych SBM są szczególnie cenne w różnych dziedzinach badań, od inżynierii tkankowej po testowanie leków 2,3. W szczególności stały się one fundamentalne w badaniach nad rakiem, ponieważ odtwarzają mechaniczne i biochemiczne cechy mikrośrodowiska guza, umożliwiając opracowanie modeli, które lepiej odzwierciedlają wzrost guza, przerzuty i reakcje na leczenie. SBMe jest najczęściej stosowaną matrycą biologiczną, szczególnie w przypadku organoidó...

W badaniach translacyjnych tworzenie modeli 3D in vitro, które ściśle odwzorowują środowisko in vivo, jest niezbędne do pogłębiania wiedzy naukowej i rozwoju terapeutycznego1. Kluczowym elementem w ich budowie jest zastosowanie analogów macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), takich jak rozpuszczalne ekstrakty z błony podstawnej (SBM), które lepiej odzwierciedlają złożoność naturalnych tkanek. SBM są szczególnie cenne w różnych dziedzinach badawczych, od inżynierii tkankowej po testowanie leków2,3. W szczególności stały się one fundamentalne w badaniach nad rakiem, ponieważ odtwarzają mechaniczne i biochemiczne cechy mikrośrodowiska guza, umożliwiając opracowanie modeli, które lepiej odzwierciedlają wzrost guza, przerzuty i reakcje na leczenie.
Rzeczywiście, pomimo znacznego postępu w ciągu ostatnich kilku dekad, wiele terapii nadal zawodzi, co prowadzi do częstych niepowodzeń leczenia w warunkach klinicznych. Niepowodzenie to jest często przypisywane mechanizmom oporności na leki spowodowanym wysokim poziomem heterogeniczności komórek4,5. Skuteczne modele in vitro, zdolne do dokładnego odtworzenia złożoności ludzkich nowotworów, mają kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia ewolucji nowotworów i przewidywania tego zjawiska.
Tradycyjne hodowle komórkowe 2D były podstawą badań nad rakiem, ale mogą prowadzić do mylących informacji na temat skuteczności leków i zachowania guza, ponieważ nie są w stanie uchwycić struktury 3D i mikrośrodowiska rzeczywistych guzów6,7,8. W przeciwieństwie do tego, modele 3D in vitro okazały się obiecującą alternatywą, oferując dokładniejsze odwzorowanie mikrośrodowiska guza i zachowań biologicznych poprzez naśladowanie złożoności 3D9,10.
W badaniach nad rakiem, organoidy są powszechnie używane jako modele 3D do badania chorób i skuteczności leków, ponieważ dostarczają dokładniejszych i bardziej odpowiednich modeli ludzkich tkanek i organów. Zastosowanie SBMe, pochodzącego z komórek mięsaka myszy Engelbreth-Holm-Swarm, miało kluczowe znaczenie dla postępu w badaniach nad rakiem11,12. Zapewnia żelowy substrat, w którym komórki mogą rosnąć, namnażać się i samoorganizować w struktury organoidowe, zapewniając prawidłowy rozwój i wzrost13,14.
Jednak SBMe stawia wiele wyzwań ze względu na swoje unikalne i złożone cechy. Jako płyn nienewtonowski, SBMe wykazuje właściwości rozrzedzania przy ścinaniu, co oznacza, że jego lepkość maleje wraz ze wzrostem naprężeń ścinających, co sprawia, że jego obsługa i zastosowanie są niespójne pod wpływem zmiennych sił. Dodatkowo, jego tiksotropowe zachowanie zwiększa złożoność, ponieważ może odzyskać swoją lepkość z czasem, gdy naprężenia ścinające zostaną usunięte15,16. Właściwości te, w połączeniu z niską wytrzymałością mechaniczną (przy wartościach modułu przechowywania w zakresie od 10 Pa do 5 000 Pa w zależności od stężenia białka) i zachowaniem termowrażliwym, pogarszają te wyzwania, wymagając skrupulatnej kontroli podczas przygotowania i użytkowania, a także biodruku w czystej postaci.
Standardowe systemy biodruku sterowane pneumatycznie nie są w stanie prawidłowo kontrolować dozowania SBMe, ponieważ zastosowanie ciśnienia powoduje niekontrolowane zachowanie po jego wyrzuceniu ze strzykawki. Wpływa na to zjawisko podobne do efektu "zrywu" opisanego dla stopów polimerowych, w którym natężenie przepływu gwałtownie wzrasta powyżej pewnej wartości ciśnienia krytycznego17,18,19. Jak podaliśmy w naszym poprzednim work16, strategia dozowania z kontrolą objętości pozwala na odłączenie ekstruzji SBMe od ciśnienia wytwarzanego w dozowniku, które jest zależne od właściwości reologicznych matrycy, warunków pracy i geometrii dyszy. W ostatnich latach na rynku podjęto kilka prób wykorzystania tej samej zasady, z Matribotem firmy Corning na czele. Umożliwia obsługę i osadzanie SBMe i innych biotuszy wrażliwych na temperaturę dzięki kontrolowanym warunkom temperaturowym. Może to być jednak kosztowne, co ogranicza dostępność dla mniejszych laboratoriów.
W naszym poprzednim artykule przedstawiliśmy tanią, niestandardową alternatywę - wolumetryczny system biodruku16. Ta wersja została oparta na zmodyfikowanej drukarce 3D klasy podstawowej z niestandardowym ekstruderem wydrukowanym w 3D. Pomimo swojej skuteczności w biodruku, stwarzał pewne ograniczenia w powtarzalności druku. Wywodzi się z drukarki 3D klasy podstawowej, miał pewne problemy z ruchami Z i automatycznym naprowadzaniem. Aby sprostać tym potrzebom, opracowaliśmy zaawansowaną wersję naszego niestandardowego, taniego systemu dozowania wolumetrycznego oraz specjalny protokół do biodruku struktur za pomocą SBMe.
Tutaj udostępniamy protokoły budowy i użytkowania tego systemu. Składa się z niestandardowej wytłaczarki sterowanej objętościowo, opartej na naszym poprzednim badaniu16, obudowy biodrukarki i systemu sterowania. Produkcja i montaż wykonywane są dla każdego modułu. Po złożeniu i zaprogramowaniu za pomocą określonego pliku gcode, zgodnie z opisem protokołu obsługi matrycy, system jest w stanie drukować czyste lub rozcieńczone konstrukcje przy użyciu SBMe z dobrą wiernością kształtu zarówno w jednej, jak i wielu warstwach.

projekt i walidacja biodrukarki do wytłaczania wolumetrycznego do biodruku rozpuszczalnego ekstraktu z błony podstawnej do badań translacyjnych

Design and Validation of a Volumetric-extrusion Bioprinter for Bioprinting of Soluble Basement Membrane Extract for Translational Research

W badaniach translacyjnych, modele 3D in vitro są niezbędne do pogłębiania wiedzy naukowej i rozwoju terapii. W tym celu rozpuszczalne ekstrakty z błony podstawnej (SBMes), pochodzące z komórek mięsaka myszy, odgrywają kluczową rolę w odtwarzaniu mechanicznych i biochemicznych cech mikrośrodowiska in vivo. Są one szczególnie cenne w różnych dziedzinach badań, od inżynierii tkankowej po testowanie leków. W szczególności stały się one fundamentalne w badaniach nad rakiem, ponieważ tradycyjne hodowle komórkowe 2D, szeroko stosowane w tej dziedzinie, mogą dostarczać mylących informacji, ponieważ nie rejestrują trójwymiarowej (3D) struktury i mikrośrodowiska guza.
W badaniach nad rakiem, skuteczne modele 3D in vitro są kluczowe dla lepszego zrozumienia ewolucji raka i przewidywania wyzwań, takich jak mechanizmy oporności na leki. Organoidy okazały się obiecującymi modelami 3D in vitro, oferującymi dokładniejsze odwzorowanie biologii guza. Rosną w SBM, ponieważ tworzą środowisko, w którym komórki mogą rosnąć i samoorganizować się w struktury 3D. Jednak SBMe wiąże się z poważnymi wyzwaniami, w tym niskimi właściwościami mechanicznymi i złożonym zachowaniem reologicznym, co uniemożliwia jego stosowanie w dostępnych na rynku systemach biodruku pneumatyczno-wytłaczanego. 
Aby rozwiązać te ograniczenia, opracowaliśmy tani, kontrolowany objętościowo system biodruku oraz specjalny protokół do drukowania struktur za pomocą SBMe. System ten oparty jest na wytłaczarce wolumetrycznej i pokonuje ograniczenia tradycyjnych podejść napędzanych pneumatycznie. Po zmontowaniu i zaprogramowaniu za pomocą określonego kodu g, system może drukować biologicznie zarówno czysty, jak i rozcieńczony SBMe, aby uzyskać zarówno jedno-, jak i wielowarstwowe konstrukcje. Podejście to oferuje bardziej wiarygodną i skalowalną metodę tworzenia modeli 3D kultur komórkowych, torując drogę do bardziej efektywnych badań nad nowymi terapiami i testowaniem leków.

W niniejszym artykule przedstawiamy protokół biodrukowania konstruktów wykonanych z SBMe przy użyciu niskokosztowej, wykonanej na zamówienie drukarki wolumetrycznej. Dostarczamy szczegółowy opis oraz pliki *.STL do druku 3D w celu zbudowania systemu, a także demonstrujemy jego potencjalne zastosowanie w badaniach nad rakiem poprzez drukowanie struktur jednowarstwowych i wielowarstwowych. Każdy wydrukowany w 3D element został odpowiednio oczyszczony ze struktur wsporczych lub niepożądanych pozostałości druku przed montaże...

Rozpuszczalne ekstrakty z błony podstawnej są najczęściej stosowanymi matrycami biologicznymi w badaniach nad rakiem, ale ich skomplikowane zachowanie reologiczne utrudnia ich biodrukowanie za pomocą dostępnych na rynku systemów biodruku. W pracy przedstawiono zindywidualizowaną strategię biodruku w celu uzyskania czystych konstruktów matrycowych o dobrej wierności kształtu zarówno w jednej, jak i wielu warstwach.

Projekt i walidacja biodrukarki do wytłaczania wolumetrycznego do biodruku rozpuszczalnego ekstraktu z błony podstawnej do badań translacyjnych

In translational research, 3D in vitro models are essential for advancing scientific understanding and therapeutic development. To this aim, Soluble ...

Zakres tych badań polega na zaprojektowaniu i walidacji taniego systemu biodruku do kontroli objętościowej oraz opracowaniu specjalnego protokołu biodruku rozpuszczalnych ekstraktów z błony podstawnej. SBME charakteryzują się unikalną i złożoną serologią, która stwarza wiele wyzwań w ich obsłudze, wymagając skrupulatnej kontroli podczas ich przygotowania i poważnie ograniczając ich użycie jako czystych materiałów. Standardowe, pragmatyczne systemy biodruku nie są w stanie prawidłowo kontrolować dozowania SBME, często wymagając mieszanin biofarb, które wprowadzają zmienność. System biodruku z kontrolą wolumetryczną może rozwiązać te problemy, ale są one ograniczone przy stałych rozwiązaniach. W porównaniu z tymi technikami, nasz niestandardowy system biodruku z kontrolą wolumetryczną oferuje lokalne rozwiązanie kosztowe do biodruku czystych lub rozcieńczonych konstruktów przy użyciu SBME o dobrej wierności kształtu.[Instruktor] Aby rozpocząć, załaduj plik projektowy STL do oprogramowania do krojenia. Zlokalizuj element na płaskiej powierzchni i przesuń go do współrzędnych 65, 42,5, 0 milimetrów w osiach X, Y i Z. Utwórz dwie kopie, klikając na nazwę pliku STL na liście obiektów i wybierając opcję pomnóż wybrane. Przesuń je do współrzędnych: 16, 42.5, 0 milimetrów i -33, 42.5, 0 milimetrów. Przejdź do ustawień drukowania w menu sceny. W przekroju ściany ustaw liczbę linii ściany na zero. Ustaw grubość górną i dolną na zero w górnej i dolnej sekcji. W panelu wypełnienia ustaw wzór wypełnienia na siatkę; Odległość linii wypełnienia do pięciu milimetrów i kierunki linii wypełnienia do zera. Wyłącz retrakcję w sekcji podróży, a następnie wyłącz chłodzenie wydruku w sekcji chłodzenia. W sekcji Przyczepność platformy roboczej wybierz opcję Brak jako typ przyczepności platformy roboczej. W sekcji trybu specjalnego wybierz opcję pojedynczo jako sekwencję drukowania. Kliknij przycisk plasterka, aby wygenerować G-code. Otwórz plik G-code za pomocą Notatnika. Usuń wiersze M104 S200, M105 i M109 S200 w wierszu 12 po wyrażeniu Wygenerowane za pomocą Cura_SteamEngine 4.9.0. Dodaj G1 Z25 przed linią, ; Nazwa pliku kolumny MESH. STL. Podziel następny wiersz na dwie linie. Zmodyfikuj wartość Z na Z25 w każdym wierszu znajdującym się po TIME_ELAPSED komentarz do instrukcji ostatniej warstwy każdego elementu. Umieść kolbę zawierającą komercyjne komórki mysiego raka prostaty pod szafką bezpieczeństwa biologicznego. Za pomocą pipety usunąć pożywkę do hodowli komórkowych z kolby. Umyj komórki raz dwoma mililitrami PBS, a następnie odessać. Dodaj 500 mikrolitrów trypsyny do kolby. Umieścić kolbę w inkubatorze na pięć minut, aby ułatwić odłączanie komórek od płytki. Sprawdź komórki pod kątem trypsynizacji. Następnie dodać 4,5 mililitra pożywki hodowlanej do kolby. Ostrożnie umyj płytkę, aby upewnić się, że wszystkie oderwane komórki unoszą się w podłożu. Zassać pożywkę i przenieść ją do 15-mililitrowej probówki wirówkowej. Weź 20 mikrolitrów porcji zawiesiny i wymieszaj ją z błękitem trypanowym. Odpipetować 10 mikrolitrów tej mieszaniny do komory do liczenia komórek, aby policzyć żywe komórki. Odwirować pozostałą zawiesinę komórkową o masie 345 g przez pięć minut w temperaturze czterech stopni Celsjusza. Usunąć supernatant i ponownie zawiesić osad w rozpuszczalnym na zimno ekstrakcie z błony podstawnej lub matrycy SBME o pożądanej gęstości komórek. Za pomocą zimnej strzykawki odessać 800 mikrolitrów zawiesiny matrycy zawierającej komórki. Po usunięciu wszelkich uwięzionych pęcherzyków powietrza ze strzykawki, należy umieścić strzykawkę w sterylnym pudełku i inkubować przez 15 minut, aby umożliwić żelowanie. Po inkubacji włożyć strzykawkę do głowicy drukującej Bioprinter. Upewnij się, że tłok strzykawki styka się z blokiem popychacza. Zabezpieczyć tłok i strzykawkę za pomocą ustalacza tłoka strzykawki. Użyj dwóch i odpowiednich nakrętek, aby zamocować. Użyj nakrętek M4 w dolnej części ekstrudera, aby wyregulować nacisk sprężyny i zablokować strzykawkę na miejscu. Skalibruj system, wybierając ustawienie auto home w menu drukarki biologicznej, aby automatycznie wykryć początek osi. Umieść płytkę sześciodołkową na płaszczyźnie drukowania. Przesuwaj ekstruder za pomocą polecenia przesuwania osi, aż końcówka igły dotknie dna studzienki, aby ręcznie zdefiniować zero Z. wybierz plik G-code z opcji menu w Bio-Printerze i rozpocznij drukowanie, aby zdeponować kwadratową sześciowarstwową siatkę o boku 2,6 centymetra w każdym dołku. Po wydrukowaniu użyj odwróconego mikroskopu, aby upewnić się, że proces drukowania się powiódł. Umieścić płytkę wielodołkową w inkubatorze na dwie minuty, aby SBME mógł się osiąść po wytłaczaniu. Na koniec odpipetuj dwa mililitry pożywki do hodowli komórkowych do każdej studzienki. Rysunek ten przedstawia ocenę drukowalności we wzorach serpentynowych, koncentrując się na jednorodności włókien i współczynniku rozprowadzania przy różnych prędkościach posuwu. Wraz ze wzrostem prędkości posuwu z E100 do E200 zwiększył się również współczynnik rozsiewu, co wskazuje na szersze osadzanie włókien przy wyższych natężeniach przepływu. Gdy prędkość drukowania zmieniała się od pięciu milimetrów na sekundę do 20 milimetrów na sekundę, współczynnik rozprowadzania pozostawał stosunkowo stabilny we wszystkich testowanych warunkach, co sugeruje, że prędkość drukowania miała minimalny wpływ na szerokość włókna. Rysunek ten przedstawia ocenę drukowalności siatek jednowarstwowych i wielowarstwowych. W strukturach jednowarstwowych różnice w wielkości porów prowadziły do zauważalnych różnic w jednorodności siatki. Podczas drukowania siatek wielowarstwowych konstrukcje w dużej mierze zachowały wierność swojego kształtu. Wydrukowane struktury oznaczają, że średnica włókien była zgodna z modelami CAD i konstrukcjami jednowarstwowymi. Pokazuje to, że proces biodruku zachowuje niezawodność w strukturach wielowarstwowych i o różnych geometriach. Liczba ta ocenia żywotność komórek w biodrukowanych konstruktach 3D w porównaniu z próbkami kontrolnymi. Żywotność utrzymywała się na poziomie powyżej 80%, podobnie jak w próbkach kontrolnych, co wskazuje, że proces drukowania miał minimalny wpływ. Obrazy mikroskopowe w powiększeniu 10x i 20x nie wykazały istotnych różnic morfologicznych potwierdzających podobny rozkład i morfologię komórek w obu grupach.

design-validation-volumetric-extrusion-bioprinter-for-bioprinting

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Bioprinter został użyty do stworzenia wzorzystych hydrożeli na bazie formy ofiarnej.  Formę poloksamerową zasypano drugim hydrożelem, a następnie wymywano, pozostawiając puste przestrzenie, które wypełniono trzecim hydrożelem. Metoda ta wykorzystuje szybką elucję i dobrą drukowność poloksamera do generowania złożonych architektur z biopolimerów.

Drukowanie termoczułych form odwróconych do tworzenia wzorzystych dwuskładnikowych hydrożeli do hodowli komórkowych 3D

A kartezjańska biodrukarka została zaprojektowana i wyprodukowana, aby umożliwić osadzanie wielu materiałów w precyzyjnych, powtarzalnych geometriach, jednocześnie umożliwiając kontrolę czynników środowiskowych. Korzystając z trójwymiarowej biodrukarki, można drukować i łatwo odtwarzać złożone i żywotne konstrukcje.

Żywotność biodrukowanych konstruktów komórkowych przy użyciu drukarki kartezjańskiej z trzema dozownikami

Dostarczamy uogólniony protokół oparty na strategii mikroprzepływowego biodruku do inżynierii mikrowłóknistego łożyska naczyniowego, gdzie wtórny typ komórek może być dalej umieszczany w przestrzeni śródmiąższowej tej mikrofibrowej struktury w celu wytworzenia unaczynionych tkanek i organoidów.

Bioprinting mikroprzepływowy do inżynierii unaczynionych tkanek i organoidów

Opracowaliśmy heterogeniczny model raka piersi składający się z unieśmiertelnionych komórek guza i fibroblastów osadzonych w biodrukowalnym biotuszu alginian/żelatyna. Model podsumowuje mikrośrodowisko guza in vivo i ułatwia tworzenie wielokomórkowych sferoid guza, dostarczając informacji na temat mechanizmów napędzających nowotworzenie nowotworów.

Biodrukowalny hydrożel alginianowo-żelatynowy 3D Systemy modelowe in vitro indukują tworzenie sferoidów komórkowych

Celem tej pracy jest zaprojektowanie i skonstruowanie trójwymiarowej drukarki do wytłaczania ze stopu opartej na zbiorniku, wykonanej z komponentów o otwartym kodzie źródłowym i tanich do zastosowań w przemyśle biomedycznym i spożywczym.

Projekt open-source, taniej drukarki 3D do wytłaczania biotuszu i żywności

Przedstawiona tutaj jest metoda biodruku 3D żelatyny metakryloilo.

Protokoły biodruku 3D biotuszy na bazie żelatyny i hydrożelu metakryloylowego

Zaprojektowane klapy wymagają wbudowanej funkcjonalnej sieci naczyniowej. W tym protokole przedstawiamy metodę wytwarzania wydrukowanego w 3D płata tkankowego zawierającego hierarchiczną sieć naczyniową i jej bezpośrednie zespolenia mikrochirurgiczne z tętnicą udową szczura.

Wytwarzanie zaprojektowanych płatów naczyniowych przy użyciu technologii druku 3D

Przetwarzanie ścinaniem podczas tworzenia hydrożelu powoduje produkcję zawiesin mikrożelowych, które są cienkie jak ścinanie, ale szybko się restrukturyzują po usunięciu sił ścinających. Materiały te zostały wykorzystane jako matryca nośna do biodruku złożonych, obciążonych komórkami struktur. W tym miejscu opisano metody stosowane do produkcji łoża nośnego oraz kompatybilne biotusze.

Płynne żele agarozowe utworzone przez obróbkę ścinającą podczas żelowania do zawieszonego biodruku 3D

Ten artykuł opisuje, jak drukować biożele 3D fototostrajalne hydrożele do badania usztywnienia macierzy zewnątrzkomórkowej i aktywacji fibroblastów.

Biodruk 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów

Prezentujemy protokół do wysokoprzepustowej produkcji kanałów naczyniowych o elastycznych rozmiarach i pożądanych wzorach na standardowej sześciodołkowej płytce przy użyciu technologii biodruku 3D, określanej jako naczynia na płytce (VOP). Platforma ta ma potencjał, aby przyspieszyć rozwój terapii zaburzeń związanych z upośledzonym śródbłonkiem.

Wysokoprzepustowa metoda biodruku do modelowania przepuszczalności naczyń krwionośnych na standardowych płytkach sześciodołkowych z elastycznością rozmiaru i wzoru

To badanie wprowadza nowatorską sub-mikrożelową kąpiel zawiesinową κ-karagenową, wykazującą niezwykłe właściwości odwracalnego przejścia między zakleszczeniem a odblokowaniem. Atrybuty te przyczyniają się do budowy biomimetycznych tkanek i narządów w osadzonym biodruku 3D. Udane drukowanie tkanek przypominających serce/przełyk o wysokiej rozdzielczości i wzroście komórek świadczy o wysokiej jakości biodruku i zastosowaniach inżynierii tkankowej.

Osadzony biodruk struktur tkankopodobnych przy użyciu submikrożelowej pożywki κ-karagenowej

Poznaj projektowanie i walidację niskokosztowej biodrukarki z kontrolą wolumetryczną do drukowania rozpuszczalnych ekstraktów z błony podstawnej. Ta metoda umożliwia tworzenie konstruktów o wysokiej wierności kształtu z zachowaniem żywotności komórek powyżej 80%.

Projekt i walidacja biodrukarki do wytłaczania wolumetrycznego do biodruku rozpuszczalnego ekstraktu z błony podstawnej do badań translacyjnych (Wideo) | JoVE Journal

Projekt i walidacja biodrukarki do wytłaczania wolumetrycznego do biodruku rozpuszczalnego ekstraktu z błony podstawnej do badań translacyjnych

Przeglądaj więcej filmów