3D-печать микронесущих с гидрогелем in vitro методом чередования вязко-инерционной струйной обработки

Tiankun Liu; Yongchun Shao; Zitong Wang; Yuqiu Chen; Yuan Pang; Ding Weng; Wei Sun

doi:10.3791/62252

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

3D-печать микронесущих с гидрогелем in vitro методом чередования вязко-инерционной струйной обработки

2.5K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62252

⸱

21 апреля 2021 г.

Tiankun Liu^*¹^,² , Yongchun Shao^*¹^,² , Zitong Wang¹^,² , Yuqiu Chen¹^,² , Yuan Pang¹^,² , Ding Weng¹^,² , Wei Sun¹^,²^,³

¹Biomanufacturing Center, Dept. of Mechanical Engineering, Tsinghua University, ²Biomanufacturing and Rapid Forming Technology Key Laboratory of Beijing, ³Department of Mechanical Engineering, Drexel University

^* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

Здесь представлена мягкая техника 3D-печати, управляемая чередующимися вязко-инерционными силами, позволяющая строить гидрогелевые микроносители. Самодельные насадки обеспечивают гибкость, что позволяет легко заменять различные материалы и диаметры. Микроносители клеточного связывания диаметром 50-500 мкм могут быть получены и собраны для дальнейшего культивирования.

Аннотация

Микроносители представляют собой шарики диаметром 60-250 мкм и большой удельной площадью поверхности, которые обычно используются в качестве носителей для крупномасштабных клеточных культур. Технология микронесущих культур стала одним из основных методов в цитологических исследованиях и широко используется в области крупномасштабного расширения клеток. Было также показано, что микроносители играют все более важную роль в построении тканевой инженерии in vitro и клиническом скрининге лекарств. Современные методы подготовки микронесущих включают микрофлюидные чипы и струйную печать, которые часто полагаются на сложную конструкцию канала потока, несовместимый двухфазный интерфейс и фиксированную форму сопла. Эти методы сталкиваются с проблемами сложной обработки сопла, неудобными изменениями сопла и чрезмерными экструзионными силами при применении к нескольким биочернам. В этом исследовании был применен метод 3D-печати, называемый чередующимся вязко-инерционным струйным действием, чтобы позволить построить гидрогелевые микроносители диаметром 100-300 мкм. Впоследствии клетки были посеяны на микроносителях для формирования тканевых инженерных модулей. По сравнению с существующими методами, этот метод предлагает свободный диаметр наконечника сопла, гибкое переключение сопел, свободное управление параметрами печати и мягкие условия печати для широкого спектра биологически активных материалов.

Введение

Микроносители представляют собой шарики диаметром 60-250 мкм и большой удельной площадью поверхности и обычно используются для крупномасштабной культивирования ^{клеток1,2}. Их внешняя поверхность обеспечивает обильные участки роста для клеток, а внутренняя обеспечивает опорную структуру для пространственной пролиферации. Сферическая структура также обеспечивает удобство в мониторинге и контроле параметров, включая pH, _O2 и концентрацию питательных веществ и метаболитов. При использовании в сочетании с биореакторами с перемешиваемым резервуаром микроносители могут достигать более высокой плотности клет....