3D Discovery型號3D生物打印系統

BIO-PRINTER FOR TISSUE ENGINEERING

3D Discovery 是一個性價比高的3D生物打印平臺，以通過生物打印方法發掘具有潛力的三維組織工程。 
       3D Discovery是一個多功能和使用友好的三維生物細胞制造儀器設備。 
       3D Discovery 3D生物打印機創建與生物體內相似的環境，它結合regenhu的BioInk支持細胞生長的生物材料，可生成3D細胞、蛋白質和細胞外基質組建、組織、器官模型。 
       3D Discovery 3D生物打印機為臨床診斷、藥物發現、藥物毒性和復雜人類疾病的體外模型創建復雜組織器官模型自動化組織體外實驗得力設備。可“按需打印”所需的細胞、組織、器官等機器設備。 
       此儀器藉由創新的建構方式建構軟硬組織的體外模型來控制細胞之間的間隙及其形態。 
       以三維結構模型模擬活體生物內發生的事3D Discovery是一個與細胞相容性高的多功能三維模型創建平臺。此平臺可使細胞培養在適合的生物分子軟硬度復合材料內。其功能大大優于二維細胞的培養。 

·主要優勢 

1.可在體外極限模擬內體生理條件，打印三維細胞和復雜組織、器官。
2.激光聚合/生物分子制動
3.模塊化、可選的多次分配技術
4.無菌層流罩內生物制造
5.微米級進程重復定位精度
6.通過BioCAD軟件快速和容易組織建模
7.操作簡便、功能多

·定制選項
·3D模型來研究并確定生物學工序：
    細胞與細胞之間通信
   1.細胞分化
   2.藥物代謝
   3.表達（基因，蛋白質）
   4.對刺激的反應
   5.在體外模擬體內環境
   6.細胞外基質
   7.對刺激的反應
   8.細胞、組織形態
   9.細胞、組織擴散
   10.細胞、組織自生能力

1、3DDiscovery三維運動及定位系統 

    3DDiscovery打印機采用的是基座作為Y軸，噴頭作為X、Z軸的雙驅動運動模式，運動精度高。機械手臂精度控制在±10um之內，保證射出材料定位的精度。對于生物打印來說，由于支架材料的微結構（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的控制精度足以滿足生物打印材料的需求。 

圖-1 3DDiscovery三維運動及定位系統

2、3D Discovery打印機噴頭

    3D Discovery打印機噴頭與“生物墨水”（bioink）之間具有良好的相容性，針對不同粘度的材料提供了不同擠出速率、針頭孔徑的噴頭，噴頭的設計符合流體力學的要求，包括黏滯性、密度、表面張力等重要參數。在3D Discovery打印機的噴頭設計中，噴頭的孔徑為150um—2mm之間，該設計可使打印過程中所打印的細胞或分子保持液態，打印后又可以立即凝固，以維持黏彈性狀態。這種液態到固態的變化保證不引起細胞、生物活性因子以及其他微粒的損傷，保證細胞的存活，從而有利于體外的培養。 

      采用氣體壓力來控制打印機的材料的擠出，控制精度是所有打印機中zui高的一種。采用氣壓來作為動力的優勢還在于滿足保證細胞的存活率、無污染等生物方面的要求，三維打印噴頭適應性強，操作簡單，可以根據材料粘度調節適合的氣體壓力，進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，噴頭間不易發生干擾。

圖-2 3D Discovery打印機的氣壓接入系統

3D Discovery打印機噴頭相關參數  

噴頭原理：電磁射流技術+微控閥門

噴嘴直徑150um—2mm

噴射壓強：2060 kPa（ Dispensingpressure ）

微控閥門噴射時間4001200 us（valveopening time ）

噴射點距：0.050.07 mm（dosingdistance）

圖-3 3D Discovery打印機的水平的排布方式 

    目前3D Discovery打印機提供適用的四種不同噴頭，分別為CF-300N，CF-300H，HM-300H，DD-135N.相關參數如下表所示。這四種不同的噴頭適應于不同粘度的高分子材料。

3DDiscovery打印機的適用的四種不同噴頭 

3DDiscovery打印機噴頭的優勢

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，有利于生物顯微結構的建立，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發育。

2.  可以同時打印種子細胞和支架材料，更利于整體三維結構的構建。其可以使用多達4種材料，從而實現同時打印組織/器官內的不同組分，使用不同的細胞、細胞外基質和生物活性因子，并且使用精確的配比。

3.  構建速度快：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藥、器官移植等未來醫學領域。

3、3D Discovery打印機適合于不同的生物材料
    3DDiscovery打印機可以使用聚乳酸（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zhen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、殼聚糖、藻酸鹽凝膠等；另一類是人工合成生物高分子材料，主要有羥基磷灰石、磷酸三鈣、生物活性玻璃等無機材料和以聚乳酸及其共聚物等為代表的有機材料。
    也可以采用聚己酸內酯，磷酸鈣和水凝膠基體來形成生物相容性良好的骨骼。

圖-4 3DDiscovery打印機打印的相關組織工程支架

Cited from: KajsaMarkstedt, et al. Biomacromolecules,2015, Accepted.

4、完善的中控平臺 

可以控制溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度。
制作盤溫可溫控：-5-80℃，便于打印溫敏性材料以及低溫成型材料。

圖-5專業穩固的zhong央控制平臺