RegenHU 三維生物組織打印機 Discovery 型號3D生物打印系統(tǒng)

BIO-PRINTER FOR TISSUE ENGINEERING

—世界上zui多功能點膠機進(jìn)行2D和3D實驗, 經(jīng)濟實用的三維組織工程生物打印平臺 
建立三維的擬有機組織工程3DDiscovery 是一個高性價比的3D生物打印平臺，以通過生物打印方法發(fā)掘具有潛力的三維組織工程。 
3DDiscovery是一個多功能和使用友好的三維生物細(xì)胞制造儀器設(shè)備。 
3DDiscovery 3D生物打印機創(chuàng)建與生物體內(nèi)相似的環(huán)境，它結(jié)合regenhu的BioInk?支持細(xì)胞生長的生物材料，可迅速生成3D細(xì)胞、蛋白質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)組建、組織、器官模型。 
3D Discovery 3D生物打印機為臨床診斷、藥物發(fā)現(xiàn)、藥物毒性和復(fù)雜人類疾病的體外模型創(chuàng)建復(fù)雜組織器官模型自動化組織體外實驗得力設(shè)備?？?ldquo;按需打印”所需的細(xì)胞、組織、器官等機器設(shè)備。 
此儀器藉由創(chuàng)新的建構(gòu)方式建構(gòu)軟硬組織的體外模型來控制細(xì)胞之間的間隙及其形態(tài)。 
以三維結(jié)構(gòu)模型模擬活體生物內(nèi)發(fā)生的事3DDiscovery?是一個與細(xì)胞相容性高的多功能三維模型創(chuàng)建平臺。此平臺可使細(xì)胞培養(yǎng)在適合的生物分子軟硬度復(fù)合材料內(nèi)。其功能大大優(yōu)于二維細(xì)胞的培養(yǎng)。 

·主要優(yōu)勢 

1.可在體外極限模擬內(nèi)體生理條件，打印三維細(xì)胞和復(fù)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(shù)
4.無菌層流罩內(nèi)生物制造
5.微米級進(jìn)程重復(fù)定位精度
6.通過BioCAD軟件快速和容易組織建模
7.操作簡便、功能強大
·定制選項
·3D模型來研究并確定生物學(xué)工序：
          細(xì)胞與細(xì)胞之間通信
          1.細(xì)胞分化
          2.藥物代謝
          3.表達(dá)（基因，蛋白質(zhì)）
          4.對刺激的反應(yīng)
          5.在體外模擬體內(nèi)環(huán)境
          6.細(xì)胞外基質(zhì)
          7.對刺激的反應(yīng)
          8.細(xì)胞、組織形態(tài)
          9.細(xì)胞、組織擴散
          10.細(xì)胞、組織自生能力

1、3DDiscovery三維運動及定位系統(tǒng) 

3DDiscovery打印機采用的是基座作為Y軸，噴頭作為X、Z軸的雙驅(qū)動運動模式，運動精度更高。機械手臂精度控制在±10um之內(nèi)，保證射出材料定位的高精度。對于生物打印來說，由于支架材料的微結(jié)構(gòu)（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所有的生物打印材料的需求。 

圖-1 3DDiscovery三維運動及定位系統(tǒng)

2、3DDiscovery打印機噴頭 

3DDiscovery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(shè)計符合流體力學(xué)的要求，包括黏滯性、密度、表面張力等重要參數(shù)。在3DDiscovery打印機的噴頭設(shè)計中，噴頭的孔徑為150um—2mm之間，該設(shè)計可保證打印過程中所打印的細(xì)胞或分子保持液態(tài)，打印后又可以立即凝固，以維持黏彈性狀態(tài)。這種液態(tài)到固態(tài)的變化保證不引起細(xì)胞、生物活性因子以及其他微粒的損傷，保證細(xì)胞的存活，從而有利于體外的培養(yǎng)。 
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(yōu)勢還在于滿足保證細(xì)胞的存活率、無污染等生物方面的要求，三維打印噴頭適應(yīng)性強，操作簡單，可以根據(jù)材料粘度調(diào)節(jié)適合的氣體壓力，進(jìn)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(fā)生干擾。

圖-2 3DDiscovery打印機的氣壓接入系統(tǒng)

3DDiscovery打印機噴頭相關(guān)參數(shù)
噴頭原理：電磁射流技術(shù)+微控閥門
噴嘴直徑150um—2mm
噴射壓強：2060 kPa（ Dispensing pressure ）
微控閥門噴射時間4001200 us（valve opening time ）
噴射點距：0.050.07 mm（dosing distance）

圖-3 3DDiscovery打印機的水平的排布方式 
目前3DDiscovery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(guān)參數(shù)如下表所示。這四種不同的噴頭適應(yīng)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(yōu)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(jié)構(gòu)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(fā)育。

2. 可以同時打印種子細(xì)胞和支架材料，更利于整體三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。其可以使用多達(dá)4種材料，從而實現(xiàn)同時打印組織/器官內(nèi)的不同組分，使用不同的細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和生物活性因子，并且使用精確的配比。

3. 構(gòu)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(yī)藥、器官移植等未來醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

3、3DDiscovery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（韌帶及真皮中）、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(zhì)、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(nèi)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(guān)組織工程支架

Cited from: Kajsa Markstedt, 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(yè)穩(wěn)固的*控制平臺

應(yīng)用范圍：
        1.細(xì)胞組織再生
        2.藥物開發(fā)
        3.藥物發(fā)現(xiàn)（3D藥物和藥物篩選）
        4.藥物毒性分析
        5.組織工程堅實的支架
        6.體外組織檢查分析
        7.復(fù)雜人類疾病體外分析模型
        8.臨床診斷體外組織自動化檢測
        9.模塊化組織裝配
        10.硬組織工程骨模型
        11.膚模型（軟組織工程）

規(guī)格概要 
     1)外形尺寸：580/540/570mm
     2)機械手臂精度：±10um
     3)制作范圍：130x90x60mm
     4)四4個打印頭粘度范圍可達(dá)10'000mPaS
     5)射出精度達(dá) nl
     6)打印頭具加熱功能（zui高至250℃）
     7)繪制軟體 BioCAD
     8)制作盤溫可溫控（80° C）
關(guān)鍵技術(shù) 
     1)在單一模型中同時結(jié)合細(xì)胞校號分子生物材料
     2)*技術(shù)提供細(xì)胞及生物分子良好的空間控制
     3)組件可升級
     4)使用 BioCAD可輕松繪制模型于生理環(huán)境下制作
     5)可選擇實驗室工作臺或無菌罩 
可選用的材料 
     1)生物大分子 
     2)鈣 
     3)細(xì)胞 
     4)信號分子（蛋白質(zhì)） 
     5)水凝膠 
     6)膠原蛋白 
     7)聚己內(nèi)酯 
     8)聚酯