研究员开发出新型按需滴印生物打印技术

aau讯（编辑 凌琦韵）随着3D打印技术的愈发成熟，医学家在生物打印方面取得了巨大的进步，如今已经发展到足以在实验室中打印器官组织，并将器官组织植入人体以成功治疗疾病。随着研究人员突破限制和障碍，生物3D打印得以继续升级。现今，一个研究小组开发了一种新颖的按需滴注方法，用于通过低能量纳秒激光进行生物打印细胞。目前，该研究小组发表了题为‘Drop-on-demand cell bioprinting via Laser Induced Side Transfer(LIST) ’（《通过激光诱导侧转移的按需滴印细胞生物打印(列表)》）的研究论文。

在此之前，培养细胞并使其存活是困难的，至少需要适当的材料配方和打印技术；事实上，当今大多数技术都缺乏使用生物墨水进行制造的综合能力。粘度是一个主要问题，因为大多数生物打印都是通过喷嘴进行的。如果要使脆弱的细胞在挤压过程中存活下来，这种技术需要较低的粘度。

在本研究中，研究人员介绍了LIST技术能在玻璃微细管的末端产生微气泡，这一作用导致充满细胞的微射流沿垂直于照射轴的方向喷射。

列表概述(a)列表生物打印的示意图(左)和生物墨水喷射的指示性高速成像(右)。

毛细血管的远端和底物已通过数字进行了识别。(b)LIST生物打印设置的详细示意图。

显示不同激光能量下的微射流演化和雨滴形成的快照序列。

激光脉冲聚焦于毛细血管的中点和远端上方500°m处。

在进一步的研究过程中，研究人员描述了生物打印人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的最佳条件：重复频率为30Hz且成功率极低。

自动LIST设置包括：

• 激光束传送系统

• 随需应变单位

• 喷射可视化系统

• 通过图形用户界面(GUI)实现MATLAB自动化和控制

为了优化打印效果，研究人员试验了激光能量，将其从90μ升至130μ。在这个特定的过程中，生物墨水喷流被认为“能量较低”，无法穿透基质。在某些情况下，液滴以能量减少的形式反弹回来，显示出更高能量的“飞溅”行为，并在不同的接触角度出现不同程度的松弛。在LIFT微型喷气机中也发现了这种行为。

(a)生物墨水喷墨前端位置对激光能量的依赖性。灰色符号表示数据点，黑色线条表示最佳fdt曲线。N = 10 (per engergy)。

(b)液滴体积(虚线)和直径(实线)与激光能量的关系。N = 10 (per engergy)。

(a)用于各种激光能量的清单打印HUVECs的光学显微镜图像。

(b)不同激光能量下每液滴的细胞数。

在本研究中，激光聚焦位置与毛细血管远端之间的距离持续保持在500μm，但研究者认为，通过参数的“微调”，LIST性能可以得到更好的优化。虽然细胞在打印后仍然具有很高的存活能力，液滴大小为165μm，但研究人员建议进一步用更薄的微毛细血管或改变粘度进行实验。LIST是一种适应性很强的技术，但范围和粘度问题还有待进一步研究。

研究人员总结道:“LIST技术虽然简单，可以促进3D打印应用。但它可以潜在地弥补喷墨打印和LIFT之间生物3D打印技术的技术空白，因为它不仅可以打印高粘度的生物墨水，而且可以支持具有临床相关尺寸的3D打印结构。”

（a，b）LIST打印细胞在90μJ下的荧光显微镜图像。

（c）组合成像通道，包括算法生成的细胞标记。 绿色叉表示活细胞，红色叉表示死细胞。

（d）在打印后0、1和3天，HUVEC细胞活力对激光能量的依赖性。

Nd表示液滴数。

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