发布日期:2024-11-06 04:25 点击次数:197 |
导读:体积生物打印是生物医学工程的前沿技能,预测将在再生医学、组织工程和高速原型制作等鸿沟竣事变革性应用。天然传统的生物3D打印技能灵验,但在辩认率、速率和材料兼容性方面受到为止肛交 准备,平常需要复杂的接济结构和成心的化学环境。为了克服这一局限性,墨尔本大学的磋磨东说念主员开发了动态界面打印(DIP)技能。
2024年11月4日,据资源库了解,动态界面打印(DIP)应用受限的气液界面和调制光,大要快速竣事无接济的高辩认率生物打印结构,而无需依赖成心的化学或光学反应系统。它还能与多种材料兼容,包括软水凝胶和生物干系水凝胶。干系论文以“Dynamic interface printing”为题于2024年10月30日发表在《Nature》上。
这种新设施贬责了传统生物打印的一些恒久局限性。举例,立体光刻大要竣事高辩认率,但需要逐层构建,导致经过速率较慢,并需常常调节部件位置以补充材料。谋划轴向光刻(CAL)通过旋转小瓶光团员物并在相交的光投影下透露来提供更快的体积打印。但是,CAL依赖氧气破钞来限制团员,这使其对所用团员物类型过火固化剂量特别明锐。其他基于光的打印设施(如xolography)应用双波长光化学在软材料中创建3D结构,但需要复杂的光学劝诱,从而为止了材料的兼容性。
图1. DIP线路图肛交 准备
动态界面打印(DIP)所以空腹打印头为中心,打印头底部启齿,顶部有透明玻璃窗,竣事对打印界面的高度限制。当打印头浸入液态预聚物溶液中时,它会拿获气泡,在打印头终局酿成气液弯月面。该弯月面手脚打印界面,通过玻璃投射的可见光在此酿成结构。通过调节里面气压并应用声波,该系统大要微调弯月面的位置和曲率,促进材料传输和均质化,从而竣事高速、无层的3D打印。
图2. DIP系统的特质
与DIP兼容的材料范围世俗,包括优柔的、生物干系的水凝胶、合成团员物以及载有细胞的预聚物。举例,常用的生物打印材料如聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和明胶甲基丙烯酰(GelMA)可在DIP的劝诱中无缝使用。由于打印过程快速且沿界面施加的剪切力最小,该技能大要将细胞活力保抓在高水平(平常约为93%)。
凸面切片是DIP独到功能的核神思制,与3D打印中的传统平面切片设施不同。传统设施将3D模子领会为一系列平面的二维(2D)图像,而DIP应用打印头顶端的袭击弯月面来创建凸面界面。为了匹配这一袭击界面,DIP使用一种算法对3D模子进行切片,将标准平面切片盘曲为恰当弯月面玄虚的图像。
图3. DIP中的声学调制
DIP的中枢上风是其声学调制系统。通过使用声波限制弯月面的位置,DIP大要精准调节材料流动,从而改善打印质地和界面上的材料散播。声学调制在气液鸿沟处诱发毛细管重力波,产生踏实的流体流动,使材料浓度均匀化并放松千里淀问题,这在使用载细胞水凝胶和其他生物复合材料进行3D打印时尤为常见。
与传统立体光刻技能比拟,DIP的无层设施权贵加速了打印速率。DIP的流速可达约4倍,邻接声学调制后流速提高至10倍。DIP允许在界面上调制生成毛细管重力波,使材料流动均匀,幸免颗粒千里积。通过精准的界面调制,DIP在低透明材料(如含细胞水凝胶)中减少了散射和光经受,竣事了30-100μm的辩认率结构。
欧洲vodafonegiffgaff在线图4. DIP功能。
最近的一项践诺到手制造了一种复杂的肾脏状水凝胶结构,内含东说念主类胚胎肾细胞,展示了DIP在快速生物制造中的后劲。
磋磨东说念主员线路,不错预思,以前将开发出DIP的进一步格式或应用,包括将声学初始的传输系统径直集成到打印头上或竣事里面法例多材料切换。以前的磋磨还不错进一步表征和预测声学图案的参数空间,通过建模和应用底层结构,或沟通打印头鸿沟拓扑,来生成所需的声场肛交 准备,以探索更复杂的图案政策。此外,还将扩张到更高的数值孔径将促进快速微程序制造。