隨著3D打印在醫(yī)療生物研究中的重要地位，科學(xué)家們創(chuàng)造了新的生物3D打印墨水，研發(fā)出漸進(jìn)式微流體技術(shù)等。最近格拉斯哥大學(xué)研究出細(xì)菌負(fù)載微凝膠作為干細(xì)胞工程的自主3D環(huán)境，本研究開發(fā)了一步法微流體系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)⒏杉?xì)胞和基因工程非致病細(xì)菌包裹在所謂的3D珍珠花邊狀藻酸鹽微凝膠中，具有高水平的單分散性和細(xì)胞活力。

    在研究中，雖然大多數(shù)技術(shù)依賴于液滴擠出，但研究人員正在通過(guò)一步液滴微流體方法創(chuàng)建更高效的系統(tǒng)。珠光帶微凝膠的制備在生理pH下發(fā)生，沒有任何護(hù)套材料，通道尺寸和總體設(shè)計(jì)意味著避免細(xì)胞上的剪切應(yīng)力并促進(jìn)活力。

制備的凝膠構(gòu)建體是獨(dú)特的，其具有如在單個(gè)微膠囊中的間隔單元以及在纖維構(gòu)建體中發(fā)現(xiàn)的連接性。還有，間隔微小區(qū)和連接它們的連接是高度可調(diào)的，從而產(chǎn)生高度單分散的珍珠 - 花邊互連結(jié)構(gòu)。與制造過(guò)程相關(guān)的是，與互連單元相比，珍珠單元除了受到抑制的剪切應(yīng)力之外還受益于較慢的交聯(lián)。該技術(shù)允許制造具有前所未有的精確度和控制的分區(qū)但鏈接的載有細(xì)胞的水凝膠，這已被用作低成本的3D生物印刷原型。

（基于液滴的微流體設(shè)置）

(A)微流體裝置的示意圖和原核和真核細(xì)胞的包封。

(B)基于毛細(xì)管的微流體裝置的圖像。

(C)微流體裝置中珍珠形成的快照，其中指示用于量化組裝的珍珠的參數(shù)。

(D)具有相應(yīng)流速的螺紋厚度圖(Y軸：水流; X軸：油流)。

(E)螺紋厚度圖。

(F)珍珠區(qū)圖。

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，研究人員創(chuàng)建了一個(gè)體外3D模型，用于研究真核生物(骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，hBM-MSC)和原核細(xì)胞(工程化非致病細(xì)菌乳酸乳球菌， 乳酸乳球菌)之間的共生共生 。

雖然細(xì)菌通常被用作生物打印中蛋白質(zhì)的負(fù)擔(dān)得起的“生產(chǎn)有機(jī)體”，但它們也可以作為指導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的機(jī)制。格拉斯哥研究人員還使用抑菌抗生素磺胺甲惡唑來(lái)預(yù)防有害細(xì)菌的生長(zhǎng)。

制作了四種3D打印形狀，包括直線，三角形，正方形和圓形，排列如下：

線 - 兩個(gè)圓盤(180度角)

三角形(60度內(nèi)角)

方形四角(內(nèi)角90度)

      八個(gè)為圓形(135度內(nèi)角，八角形)

      微流體系統(tǒng)使研究人員能夠創(chuàng)建“單分散”構(gòu)建體，適用于藥物篩選，生物學(xué)研究和個(gè)性化醫(yī)療等應(yīng)用。

（載有細(xì)胞的藻酸鹽構(gòu)建體的SEM圖像，基礎(chǔ)培養(yǎng)基中藻酸鹽微凝膠與MSC的相差圖像）

(A); 海藻酸鈉微凝膠與成骨培養(yǎng)基中的MSC

(B); 含有兩個(gè)乳酸乳球菌

(C)菌落的MSC的藻酸鹽微凝膠，其以組成型方式表達(dá)FNIII 7-10或BMP-2。培養(yǎng)兩周后固定樣品。比例尺：100μm。在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中用MSC構(gòu)建藻酸鹽的SEM圖像，圖像顯示在藻酸鹽構(gòu)建體的橫截面上由細(xì)胞施加的標(biāo)記

(D); 含有MSC的藻酸鹽微凝膠和乳酸乳球菌的兩個(gè)菌落超過(guò)空間

(E); 藻酸鹽微凝膠，MSC在成骨培養(yǎng)基中，圓形實(shí)體覆蓋細(xì)胞，腔和細(xì)膜樣構(gòu)建體

(F)。與它們?cè)谒越橘|(zhì)中的狀態(tài)相比，水凝膠略微脫水/收縮

珍珠花邊水凝膠的連接性可以提供一種梯度研究方法，其中每種細(xì)胞類型的種群可以控制其相對(duì)密度。它還可用于時(shí)間序列索引研究，并為本研究中展示的低成本，易于制造的3D生物印刷原型提供平均值。

本研究中的微凝膠已被用作對(duì)可調(diào)平臺(tái)進(jìn)行建模的概念驗(yàn)證，其中水凝膠作為ECM以及生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生和釋放均可以低成本設(shè)計(jì)，具有高精度的時(shí)空控制。它一直試圖進(jìn)一步設(shè)計(jì)體外系統(tǒng)的更多方面，為細(xì)胞研究鋪平道路，并與可調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)ECM樣環(huán)境的相互作用進(jìn)行更大的控制。

      隨著生物打印的進(jìn)展繼續(xù)在全球研究中占據(jù)主導(dǎo)地位，科學(xué)家們創(chuàng)造了新的生物打印墨水，3D打印微表面，漸進(jìn)式微流體技術(shù)等等。

（微珠的單分散性，包封性和活力）

(A)在層流條件下使用500μlh-1的流速和對(duì)于外相的5000μlh-1的流動(dòng)速率，在兩個(gè)可混溶的流體流的生成的水凝膠的珠粒尺寸(長(zhǎng)軸)分布。對(duì)每種條件分析N≥5-10微凝膠。形成的珍珠的平均長(zhǎng)度為167μm，RSD為3.2%。比例尺：100μm。

(B)通過(guò)形成的水凝膠的細(xì)胞(MSC和乳酸乳球菌)包封效率。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞計(jì)數(shù)是在室溫下以30分鐘間隔順序獲得的8次測(cè)量的結(jié)果，持續(xù)2小時(shí)。

(C)具有乳酸乳球菌和MSC的兩周齡藻酸鹽水凝膠的熒光圖像。對(duì)于MSC，用乳酸乳球菌的BacLight細(xì)菌活力試劑盒和活力/細(xì)胞毒性試劑盒染色水凝膠。兩種試劑盒均以綠色(SYTO 9和Calcein AM)染色活細(xì)胞，用紅色(碘化丙啶和Ethidium homodimer-1)染色非活細(xì)胞，試劑盒的50:50混合物用于共培養(yǎng)。比例尺：100μm。

(D)乳酸乳球菌，MSC和共培養(yǎng)的生存力圖。

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