文章来源:华夏司印
生物3D打印在人体组织和器官的三维重建和再生研究中有着越来越突出的优势。传统的挤出式生物3D打印将粘稠的生物墨水,根据预先设计的三维模型,直接挤出到载物平台上,通过层层叠加,最终形成结构高度仿生的三维结构。粘稠的生物墨水可以在挤出后较好地保持纤维形状,从而保证3D打印结构的稳定性。然而,对于壁薄中空或悬空无支撑的复杂器官模型比如人体心脏和肝脏等,在重力、墨水模量等因素的影响下,传统的生物3D打印无法保证挤出的生物墨水能通过层层叠加形成稳定的三维结构。
在这个背景下,悬浮打印(Suspension printing)技术应运而生。悬浮打印是挤出式3D打印技术的拓展。借助于具有剪切稀薄特性和自愈合性能的支撑浴,悬浮打印可以将低粘度、低模量的生物墨水沉积在预先设定的位置,并且沉积后的墨水可以停留在沉积处,促进三维结构的保持和稳定。固化后即可获得高保真度的三维结构。悬浮打印技术对于固化慢的生物墨水尤其友好。
2023年2月,清华大学机械系熊卓副教授团队在Advanced Materials 上发表了创新的、悬浮 3D 打印技术(Sequential Printing in a Reversible Ink Template,简称 SPIRIT)的文章。研究团队分别使用卡波姆及明胶微球两种各具优点的支撑浴,打印出了栩栩如生的心室,具有复杂的外部几何结构和内部血管网络。
华夏司印最新推出了基于卡波姆的支撑浴产品(图1)。卡波姆支撑浴具有高含水量、高透明度的优点,便于打印过程中随时观察3D打印的效果。
图1. 华夏司印最新推出的支撑浴(卡波姆)产品
使用卡波姆支撑浴产品,我们打印出了各种复杂的人体器官模型,比如管状的血管,中空的心脏,人耳软骨和半月板等多种三维结构(图2)。
△管状的血管
△中空的心脏 △人耳软骨 △膝关节半月板
△华夏司印使用支撑浴(卡波姆)产品进行悬浮打印得到的各种复杂三维结构
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