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建立三維的擬有機(jī)組織工程3DDiscovery 是一個(gè)高性?xún)r(jià)比的3D生物打印平臺(tái)，以通過(guò)生物打印方法發(fā)掘具有潛力的三維組織工程。
3DDiscovery是一個(gè)多功能和使用友好的三維生物細(xì)胞制造儀器設(shè)備。
3DDiscovery 3D生物打印機(jī)創(chuàng)建與生物體內(nèi)相似的環(huán)境，它結(jié)合regenhu的BioInk?支持細(xì)胞生長(zhǎng)的生物材料，可迅速生成3D細(xì)胞、蛋白質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)組建、組織、器官模型。
3D Discovery 3D生物打印機(jī)為臨床診斷、藥物發(fā)現(xiàn)、藥物毒性和復(fù)雜人類(lèi)疾病的體外模型創(chuàng)建復(fù)雜組織器官模型自動(dòng)化組織體外實(shí)驗(yàn)得力設(shè)備。可“按需打印”所需的細(xì)胞、組織、器官等機(jī)器設(shè)備。
此儀器藉由創(chuàng)新的建構(gòu)方式建構(gòu)軟硬組織的體外模型來(lái)控制細(xì)胞之間的間隙及其形態(tài)。
以三維結(jié)構(gòu)模型模擬活體生物內(nèi)發(fā)生的事3DDiscovery?是一個(gè)與細(xì)胞相容性高的多功能三維模型創(chuàng)建平臺(tái)。此平臺(tái)可使細(xì)胞培養(yǎng)在適合的生物分子軟硬度復(fù)合材料內(nèi)。其功能大大優(yōu)于二維細(xì)胞的培養(yǎng)。
·主要優(yōu)勢(shì)
1.可在體外極限模擬內(nèi)體生理?xiàng)l件，打印三維細(xì)胞和復(fù)雜組織、器官。
2.激光聚合/生物分子制動(dòng)
3.模塊化、可選的多次分配技術(shù)
4.無(wú)菌層流罩內(nèi)生物制造
5.微米級(jí)進(jìn)程重復(fù)定位精度
6.通過(guò)BioCAD軟件快速和容易組織建模
7.操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大
·定制選項(xiàng)
·3D模型來(lái)研究并確定生物學(xué)工序：
細(xì)胞與細(xì)胞之間通信
1.細(xì)胞分化
2.藥物代謝
3.表達(dá)（基因，蛋白質(zhì)）
4.對(duì)刺激的反應(yīng)
5.在體外模擬體內(nèi)環(huán)境
6.細(xì)胞外基質(zhì)
7.對(duì)刺激的反應(yīng)
8.細(xì)胞、組織形態(tài)
9.細(xì)胞、組織擴(kuò)散
10.細(xì)胞、組織自生能力
1、3DDiscovery三維運(yùn)動(dòng)及定位系統(tǒng)
3DDiscovery打印機(jī)采用的是基座作為Y軸，噴頭作為X、Z軸的雙驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)精度更高。機(jī)械手臂精度控制在±10um之內(nèi)，保證射出材料定位的高精度。對(duì)于生物打印來(lái)說(shuō)，由于支架材料的微結(jié)構(gòu)（microstructure）的空隙度需要控制在30-100um之間，輸入文件的單層切片厚度一般在50--100um之間，所以±10um的控制精度足以滿(mǎn)足所有的生物打印材料的需求。
圖-1 3DDiscovery三維運(yùn)動(dòng)及定位系統(tǒng)
2、3DDiscovery打印機(jī)噴頭
3DDiscovery打印機(jī)噴頭與“生物墨水”（bioink）之間具有良好的相容性，針對(duì)不同粘度的材料提供了不同擠出速率、針頭孔徑的噴頭，噴頭的設(shè)計(jì)符合流體力學(xué)的要求，包括黏滯性、密度、表面張力等重要參數(shù)。在3DDiscovery打印機(jī)的噴頭設(shè)計(jì)中，噴頭的孔徑為150um—2mm之間，該設(shè)計(jì)可保證打印過(guò)程中所打印的細(xì)胞或分子保持液態(tài)，打印后又可以立即凝固，以維持黏彈性狀態(tài)。這種液態(tài)到固態(tài)的變化保證不引起細(xì)胞、生物活性因子以及其他微粒的損傷，保證細(xì)胞的存活，從而有利于體外的培養(yǎng)。
采用氣體壓力來(lái)控制打印機(jī)的材料的擠出，控制精度是所有打印機(jī)中最高的一種。采用氣壓來(lái)作為動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)還在于滿(mǎn)足保證細(xì)胞的存活率、無(wú)污染等生物方面的要求，三維打印噴頭適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)材料粘度調(diào)節(jié)適合的氣體壓力，進(jìn)行不同粘度的成形材料的三維打印成形；另外噴頭采用水平的排布方法，噴頭間不易發(fā)生干擾。
圖-2 3DDiscovery打印機(jī)的氣壓接入系統(tǒng)
3DDiscovery打印機(jī)噴頭相關(guān)參數(shù)
噴頭原理：電磁射流技術(shù)+微控閥門(mén)
噴嘴直徑150um—2mm
噴射壓強(qiáng)：2060 kPa（ Dispensing pressure ）
微控閥門(mén)噴射時(shí)間4001200 us（valve opening time ）
噴射點(diǎn)距：0.050.07 mm（dosing distance）
圖-3 3DDiscovery打印機(jī)的水平的排布方式
目前3DDiscovery打印機(jī)提供適用的四種不同噴頭，分別為CF-300N，CF-300H，HM-300H，DD-135N.相關(guān)參數(shù)如下表所示。這四種不同的噴頭適應(yīng)于不同粘度的高分子材料。
3DDiscovery打印機(jī)的適用的四種不同噴頭
3DDiscovery打印機(jī)噴頭的優(yōu)勢(shì)
1. 高精度：即分辨率高,可以精確控制水凝膠噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結(jié)構(gòu)的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長(zhǎng)發(fā)育。
2. 可以同時(shí)打印種子細(xì)胞和支架材料，更利于整體三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。其可以使用多達(dá)4種材料，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印組織/器官內(nèi)的不同組分，使用不同的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和生物活性因子，并且使用精確的配比。
3. 構(gòu)建速度快：能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫(yī)藥、器官移植等未來(lái)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
3、3DDiscovery打印機(jī)適合于不同的生物材料
3DDiscovery打印機(jī)可以使用聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乙二醇衍生物（PEG）、纖維蛋白、彈性蛋白（韌帶及真皮中）、膠原蛋白、海藻酸鈉、瓊脂糖等。
也可以使用天然生物衍生材料，如脫鈣骨基質(zhì)、殼聚糖、藻酸鹽凝膠等；另一類(lèi)是人工合成生物高分子材料，主要有羥基磷灰石、磷酸三鈣、生物活性玻璃等無(wú)機(jī)材料和以聚乳酸及其共聚物等為代表的有機(jī)材料。
也可以采用聚己酸內(nèi)酯，磷酸鈣和水凝膠基體來(lái)形成生物相容性良好的骨骼。
圖-4 3DDiscovery打印機(jī)打印的相關(guān)組織工程支架
Cited from: Kajsa Markstedt, et al. Biomacromolecules,2015, Accepted.
4、完善的中控平臺(tái)
可以控制溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度。
制作盤(pán)溫可溫控：-5-80℃，便于打印溫敏性材料以及低溫成型材料。
圖-5 專(zhuān)業(yè)穩(wěn)固的中央控制平臺(tái)
應(yīng)用范圍：
1.細(xì)胞組織再生
2.藥物開(kāi)發(fā)
3.藥物發(fā)現(xiàn)（3D藥物和藥物篩選）
4.藥物毒性分析
5.組織工程堅(jiān)實(shí)的支架
6.體外組織檢查分析
7.復(fù)雜人類(lèi)疾病體外分析模型
8.臨床診斷體外組織自動(dòng)化檢測(cè)
9.模塊化組織裝配
10.硬組織工程骨模型
11.膚模型（軟組織工程）
規(guī)格概要
1)外形尺寸：580/540/570mm
2)機(jī)械手臂精度：±10um
3)制作范圍：130x90x60mm
4)四4個(gè)打印頭粘度范圍可達(dá)10'000mPaS
5)射出精度達(dá) nl
6)打印頭具加熱功能（最高至250℃）
7)專(zhuān)用繪制軟體 BioCAD
8)制作盤(pán)溫可溫控（80° C）
關(guān)鍵技術(shù)
1)在單一模型中同時(shí)結(jié)合細(xì)胞校號(hào)分子生物材料
2)獨(dú)家技術(shù)提供細(xì)胞及生物分子良好的空間控制
3)組件可升級(jí)
4)使用 BioCAD可輕松繪制模型于生理環(huán)境下制作
5)可選擇專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)或無(wú)菌罩
可選用的材料
1)生物大分子
2)鈣
3)細(xì)胞
4)信號(hào)分子（蛋白質(zhì)）
5)水凝膠
6)膠原蛋白
7)聚己內(nèi)酯
8)聚酯