Cellink BIONOVA X 是一款先進的 DLP（數(shù)字光處理）技術(shù) 3D生物打印機，專為高分辨率、快速和生物友好的打印設(shè)計，主要用于生物醫(yī)學(xué)和組織工程領(lǐng)域。它在藥物開發(fā)、疾病建模和再生醫(yī)學(xué)等高通量研究中發(fā)揮著重要作用。

近期研究中，使用 BIONOVA X 打印的模型涵蓋了多種應(yīng)用，從肝臟組織到心肌微組織，甚至神經(jīng)系統(tǒng)疾病建模。通過這款3D生物打印機，研究者能夠在高通量平臺上快速創(chuàng)建精確的3D 結(jié)構(gòu)，極大提升了打印速度和精度，尤其是在構(gòu)建具有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的組織時，BIONOVA X 可以輕松實現(xiàn)多細胞類型和多材料的高效組合。為再生醫(yī)學(xué)和個性化藥物篩選提供了新的可能性。

一 肝臟模型（Liver model）構(gòu)建
1. Deterministically Patterned Isomimetic Human iPSC-derived Hepatic Model via Rapid 3D Bioprinting

通過快速3D生物打印構(gòu)建具確定性圖案的仿生人類iPSC衍生肝臟模型
 

這篇文章的主要目標(biāo)是通過快速3D生物打印技術(shù)，構(gòu)建一種由人誘導(dǎo)多能干細胞（hiPSCs）衍生的仿生肝臟模型，用于個性化藥物篩選和疾病研究。

肝臟模型的構(gòu)建背景
肝臟在蛋白質(zhì)合成和代謝功能中起著重要作用，肝功能的喪失與疾病發(fā)展和藥物毒性密切相關(guān)。因此，開發(fā)體外肝臟模型對于藥物篩選和疾病研究具有重要意義。然而，目前的體外肝臟模型常常缺乏生理相關(guān)的微環(huán)境，導(dǎo)致肝細胞在培養(yǎng)中迅速失去其功能。

iPSCs在肝臟模型中的應(yīng)用
人誘導(dǎo)多能干細胞（hiPSCs）被認為是開發(fā)個性化肝臟模型的理想細胞來源。與原代肝細胞相比，hiPSCs更易獲取并且具備分化成肝細胞的潛力。研究中利用了hiPSCs通過特定分化流程衍生成肝前體細胞（HPCs），這些細胞能進一步分化為成熟的肝細胞。

3D生物打印技術(shù)的優(yōu)勢
本研究采用了數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)來快速打印三維肝臟模型。DLP技術(shù)能夠通過光固化水凝膠，以高分辨率和快速的打印速度構(gòu)建復(fù)雜的三維微結(jié)構(gòu)。該技術(shù)不僅提高了打印速度，還能夠精確控制細胞和材料的空間排列，模擬肝臟的六邊形結(jié)構(gòu)單元。

肝臟模型的細胞組成與微結(jié)構(gòu)
該模型采用了三重培養(yǎng)體系，包括hiPSC衍生的肝前體細胞（HPCs）、人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）和脂肪干細胞（ADSCs）。這些細胞被嵌入到具有生理相關(guān)性六邊形結(jié)構(gòu)的水凝膠中，這種結(jié)構(gòu)模仿了肝臟小葉的組織排列。通過多步的3D打印過程，不同細胞類型在支架中被精確定位。

3D培養(yǎng)條件下的肝細胞功能增強
與傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)相比，三維培養(yǎng)體系中的hiPSC-HPCs展示了更好的形態(tài)學(xué)組織化、肝特異性基因表達水平提升、代謝產(chǎn)物分泌增加以及細胞色素P450（CYP）酶的誘導(dǎo)增強。這表明，在3D仿生環(huán)境中，肝前體細胞得到了更好的功能維護和成熟。

應(yīng)用前景
這種基于3D生物打印的肝臟模型為早期藥物篩選和個性化疾病模型提供了一個平臺。通過結(jié)合不同細胞類型和仿生結(jié)構(gòu)，該模型能夠模擬肝臟的多細胞相互作用和微環(huán)境，尤其是在藥物代謝和毒性預(yù)測方面具有重要的應(yīng)用潛力。

總結(jié)
這篇文章通過DLP 3D生物打印技術(shù)成功構(gòu)建了一個生理相關(guān)的人iPSC衍生肝臟模型，不僅有效增強了肝細胞的功能，還展示了該模型在藥物篩選和疾病建模中的應(yīng)用前景。這種模型具有巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力，尤其是在個性化醫(yī)學(xué)和早期藥物篩選方面。

2. Rapid 3D bioprinting of decellularized extracellular matrix with regionally varied mechanical properties and biomimetic microarchitecture

具有區(qū)域性可變機械性能和仿生微結(jié)構(gòu)的去細胞外基質(zhì)的快速3D生物打印
 

這篇文章的主要目標(biāo)是通過快速3D生物打印技術(shù)，利用去細胞外基質(zhì)（dECM）構(gòu)建具有區(qū)域性可變機械性能和仿生微結(jié)構(gòu)的肝臟模型。這種模型主要用于研究肝細胞癌（HCC）在病理環(huán)境下的進展與侵襲行為。

去細胞外基質(zhì)的制備
文章首先使用去細胞技術(shù)從豬肝臟中提取出去細胞外基質(zhì)（dECM），這個過程包括去除細胞、保存膠原纖維和基質(zhì)的關(guān)鍵成分。隨后，dECM與可光交聯(lián)的明膠甲基丙烯酸酯（GelMA）混合，生成可用于光固化3D生物打印的水凝膠溶液。

3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用
本文采用DLP（數(shù)字光處理）技術(shù)，利用數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD）控制UV光源在預(yù)設(shè)的圖案上進行光固化反應(yīng)，逐層構(gòu)建肝臟dECM支架。打印出的支架具有與肝小葉尺寸相當(dāng)?shù)牧�邊形結(jié)構(gòu)，用于模擬肝臟微環(huán)境。

肝癌模型的構(gòu)建與細胞培養(yǎng)
使用打印出的dECM支架對HepG2肝癌細胞進行培養(yǎng)，實驗中展示了HepG2細胞在dECM支架中表現(xiàn)出較好的存活率和功能性。相比于單純的膠原I或GelMA基質(zhì)，dECM基質(zhì)支架更好地支持了肝癌細胞的增殖和肝特異性基因的表達。

機械性能調(diào)控
通過調(diào)節(jié)打印時的UV光曝光時間，研究人員能夠在同一個支架中生成具有不同機械強度的區(qū)域，從而模擬健康肝臟與病變肝臟（如肝硬化）的硬度差異。實驗顯示，HepG2細胞在硬化的dECM支架中表現(xiàn)出較低的增殖和更高的侵襲潛能，表明肝癌細胞在硬化環(huán)境中的惡性程度更高。

HCC細胞侵襲的可視化
文章還設(shè)計了一種具有不同硬度區(qū)域的3D肝癌組織平臺，可以可視化肝癌細胞從肝小葉區(qū)域侵襲到周圍的纖維隔。通過熒光標(biāo)記不同硬度的區(qū)域，研究人員可以跟蹤HepG2細胞在這些區(qū)域中的侵襲行為。

研究意義
這項研究展示了如何通過快速3D生物打印技術(shù)，結(jié)合dECM材料構(gòu)建生理相關(guān)的肝臟微環(huán)境，用于研究肝細胞癌的進展與侵襲。這種平臺為理解肝癌細胞在病理環(huán)境中的行為機制提供了一個創(chuàng)新的工具，也為未來的藥物篩選和癌癥治療研究開辟了新途徑。

總結(jié)
這篇文章通過利用去細胞外基質(zhì)和DLP 3D生物打印技術(shù)，成功構(gòu)建了一個可用于研究肝癌侵襲和進展的3D生物模型。通過調(diào)控支架的機械性能和設(shè)計復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)，這一平臺為更好地理解肝癌在硬化肝臟中的行為提供了重要的工具，同時展示了在組織工程和疾病建模中的廣泛應(yīng)用前景。
 

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