《Biomaterials》一种流体支持的 3D 水凝胶生物打印方法

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【摘要】

水凝胶用于许多生物医学应用，包括再生医学和外科训练模型。然而，使用增材制造将这些材料塑造成复杂解剖结构的能力部分受到其低机械刚度的限制。新加坡分子与细胞生物学研究所分子工程实验室Cyrus W.Beh、与Shawn S. Hoon教授团队合作开发了流体支持液体界面聚合 (FLIP) 3D 打印机，这是一种浮力辅助连续数字光处理(DLP) 3D 打印方法，可减少打印具有复杂几何形状的软水凝胶结构所需的时间，对于某些配方，只需几分钟。

这种方法避免了影响典型树脂基 3D 打印机的意外粘附，并实现了快速、连续的打印。因此，可以沿 Z 轴以 200 毫米/小时的速度，打印没有分层伪影的平滑对象。通过打印各种复杂结构，包括壁厚为 500 μm 的独立通道网络，使用刚度范围从 7 kPa 到超过 4 MPa 的水凝胶来证明这种方法的多功能性。打印后，液体很容易通过冲洗去除。

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作者还开发了一个半经验模型，该模型可以帮助告知使用该方法制造各种结构所需的合适打印参数，使用不同成分的水凝胶，从而减少成功打印具有挑战性的模型所需的试错量。使用这种策略来创建包含通道的厘米级、充满细胞的水凝胶，这有助于解决生物打印中的关键营养供应问题。最后，作者展示了这种方法的生物打印能力，利用前体-空气界面处的自由表面将形成通道的短效墨水纤维沉积到充满细胞的水凝胶中，水凝胶在清除后有助于支持细胞新陈代谢。文章以题为“A fluid-supported 3D hydrogel bioprinting method”发表在《Biomaterials》上。

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【主图导读】

图1，FLIP3D打印机。

图 2，打印的结构示例，根据近似刚度排列。

图 3，计算模型证实了用 FLIP 制造的软材料的实验结果。

图 4，直接打印空心网络。

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参考文献：

doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121034

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