3D Discovery 超强的微环境控制能力 多功能多材料生物组织工程 3D打印系统

3DDiscovery®是一个符合成本效益的细胞高相容性3D生物印刷平台，以通过生物打印方法发掘具有潜力的三维组织工程。
此仪器藉由创新的建构方式建构软硬组织的体外模型来控制细胞之间的间隙及其形态.多种打印供选择

系统亮点：
1.多达4个打印头，具有常规组织等打印物快速构建能力：
强大的加料仓有利于整体三维结构的构建，从而实现同时打印组织/器官内的不同组分，使用不同的细胞、细胞外基质和生物活性因子，并且使用精确的配比
2.超强的微环境控制能力: Flow box提供类细胞组织所需要的类似体内的温度、湿度、光照、氧气/二氧化碳浓度控制能力,保证了整个打印过程的无菌化操作。
可在体外极限模拟内体生理条件，打印三维细胞和复杂组织、器官。
3.高精度：即分辨率高,可以精确控制水凝胶喷射位置和墨水的量，有利于生物显微结构的建立，有利于局部痕量供给生物活性因子及药物，从而有利于控制组织的局部生长发育。
4.适合多种生物材料
4.1)聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乙二醇衍生物（PEG）、纤维蛋白、弹性蛋白（韧带及真皮中）、胶原蛋白、海藻酸钠、琼脂糖等。
4.2)是天然生物衍生材料，如脱钙骨基质、壳聚糖、藻酸盐凝胶等；4.3)另一类是人工合成生物高分子材料，主要有羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃等无机材料和以聚乳酸及其共聚物等为代表的有机材料。
4.4)采用聚己酸内酯，磷酸钙和水凝胶基体来形成生物相容性良好的骨骼。
5.在单一模型中同时结合细胞校号分子生物材料
6.独家技术提供细胞及生物分子良好的空间控制
7.组件可升级
8.使用 BioCAD可轻松绘制模型
9.于生理环境下制作
10.可选择专用实验室工作台或无菌罩
3DDiscovery®多功能多材料生物组织工程3D打印系统主要参数：
外形尺寸：580/540/570mm
机械手臂精度：±10μm
制作范围：130x90x60mm
打印头个数：4个打印头
粘度范围：10'000mPaS
射出精度达: nl
打印头具加热：最高至250℃
专用绘制软件: BioCAD
制作盘温可温控：-5 ~ 80 ℃
可选用的材料
•生物大分子
•钙
•细胞
•信号分子（蛋白质）
•水凝胶
•胶原蛋白
•聚己内酯
•聚酯
3DDiscovery®多功能多材料生物组织工程3D打印系统 应用范围：
1、细胞组织再生
2、药物开发
3、药物发现（3D药物和药物筛选）
4、药物毒性分析
5、组织工程坚实的支架
6、体外组织检查分析
7、复杂人类疾病体外分析模型
8、临床诊断体外组织自动化检测
9、模块化组织装配

3DDiscovery®多功能多材料生物组织工程3D打印系统 相关案例参考  
(1) Kajsa Markstedt, et al. 3D Bioprinting Human Chondrocytes with anocelluloseAlginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications. Biomacromolecules,2015, Accepted. 
文章介绍了利用软骨细胞和纤维素－海藻酸钠配成的生物墨水来打印人体的软骨组织及应用（3DDiscovery打印机）。

 
图3-6 文章相关数据及图片

ABSTRACT: In this study, a bioink that combines the outstanding shear thinning properties of nanobrillated cellulose (NFC) with the fast cross-linking ability of alginate was formulated for the 3D bioprinting of living soft tissue with cells. Printability was evaluated with concern to printer parameters and shape delity. The shear thinning behavior of the tested bioinks enabled printing of both 2D gridlike structures as well as 3D constructs. Furthermore, anatomically shaped cartilage structures, such as a human ear and sheep meniscus, were 3D printed using MRI and CT images as blueprints. Human chondrocytes bioprinted in the noncytotoxic, nanocellulose-based bioink exhibited a cell viability of 73% and 86% after 1 and 7 days of 3D culture, respectively. On the basis of these results, we can conclude that the nanocellulose-based bioink is a suitable hydrogel for 3D bioprinting with living cells. This study demonstrates the potential use of nanocellulose for 3D bioprinting of living tissues and organs.

（2）Markus Rimanna, et al. 3D Bioprinted Muscle and Tendon Tissues for Drug Development. Chimia 69 (2015) 65–67 
 
图3-7 打印后的组织结构的照片 
苏黎世大学药物开发和物质测试中心运用RegenHU打印机（3DDiscovery打印机）进行了测试。文章介绍了打印主要人类成肌细胞和鼠肌腱细胞。免疫组织化学染色显示打印后的成肌细胞在分化培养的七天后成为肌球蛋白重链(绿色)，显示肌肉横纹特征和多核细胞。A1A2显示了整个打印后的组织结构的照片。B1B2打印的鼠肌腱细胞在分化培养5天后显示特有的成熟肌腱胶原蛋白。肌腱胶原I环绕在细胞核周围。 
图3-8 骨骼肌细胞和肌腱细胞打印成组织后的增殖情况
（3）Markus Rimann, et al. Standardized 3D Bioprinting of Soft Tissue Models with Human Primary Cells. Journal of Laboratory Automation, 2015, 1–14 
文章报道了使用人的原始细胞来进行皮肤软组织的三维打印培养（3DDiscovery打印机）。成纤维细胞被交替打印在bioink支架中并进行长达7周的培养。成纤维细胞完全填充在bioink支架中，活性良好并扩展到整个支架中。原代人皮肤角质细胞接种在成纤维细胞形成的这种结构中，形成了真皮特有的表皮样结构，这是第一次对该类型的三维组织进行报道。
 
 
图3-9 成纤维细胞完全填充在bioink支架中，活性良好
（4）Kristin Schacht, et al. Biofabrication of Cell-Loaded 3D Spider Silk Constructs. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2816 –2820 
 

图3-10蜘蛛丝蛋白水凝胶生成的三维细胞加载结构
生物墨水的生物印刷适应性是生物打印的目前最大的瓶颈之一。文章报道了使用了重组蜘蛛丝蛋白作为生物墨水，发现其具有能够对细胞生存和增殖具有良好的适应能力，不需要交联剂、机械稳定添加剂或增稠剂。在这项研究中, 重组蜘蛛丝蛋白水凝胶可以自动生成的三维细胞加载结构，证明重组蜘蛛丝水蛋白凝胶在生物打印中具有良好的应用前景