BIONOVA X打印不同硬度的肝仿生模型

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介绍

CELLINK的BIONOVA X支持灰阶打印，通过控制曝光时间的长短来调节打印产物的硬度，实现了对肝模型的不同硬度的模拟。

上为打印流程的示意图。将装有生物墨水的多孔板放入BIONOVA X，进行全自动的高通量打印。A中模型文件可看出三种不同颜色，分别对应了不同的曝光程度，依照其进行打印，最终得到C、D所示的打印产物。打印C使用的生物墨水没添加细胞，能明显看出三种不同的颜色，与A中图案匹配，而不同颜色对应的硬度也是不同的；D同理，D所使用的生物墨水含有HepG2细胞，来源为健康的3月龄约克夏猪。

硬度分析

图中前两行，分别为不含细胞和含细胞的打印产物。从左到右，硬度递减。

第三行中，Modulus代表硬度，数值越大，硬度越大。

大分子扩散

A、B分别使用了4.4kDa和60-85kDa的分子。不同硬度的打印产物中，分子扩散相似，表明此研究中硬度不影响分子扩散。

细胞成活和基因表达

在生物墨水中混入HepG2细胞进行打印，上图为打印后1、3、7日的图像，使用calcein AM/EthD-1染色，比例尺为500μm。

A为打印前和打印1日后细胞活力，可见打印过程对细胞几乎没有伤害。随后进行持续七天的培养，测定球状体发育情况和基因表达。其结果为，硬度为低和中的模型里的细胞在打印3天后开始成球并随时间推移而持续明显增大；而硬度高的模型内细胞成球较小，可见折线图B。

基因表达分析为打印后7日所测。增殖标记MKI67、AFP、ALB，在硬度低和中的样本里表达量相近，而硬度高的样本则显著低于两者；凋亡标记CASP8相反。另外，胰岛素相关因子IGF2表达量，硬度高的样本显著高于其它。最后，与肝细胞癌肿瘤侵袭、转移、复发高度相关的MMP9标记，显示出硬度越高，其表达量越高。

结语
CELLINK公司的数字光处理3D生物打印机BIONOVA X，能够通过灰阶打印制作不同硬度的细胞支架，且可在一个打印物的不同部分实现不同硬度；且支持在多孔板的孔中直接高通量打印，6、12、24孔均可实现；且打印过程为全自动，非常省心。

这些特性使得BIONOVA X能轻松的为细胞制备不同的细胞环境，以观察细胞生长增殖的差异；更进一步，还可以制备多种环境并存的样本，研究细胞在不同环境间的迁移。此研究就发现了高硬度限制了干细胞的增殖和生产，但增强了其迁移和入侵的能力。

BIONOVA X有潜力进行更为复杂的生物仿生模型构建，实现各种不同的微架构，并整合各种细胞类型、生物材料、生化因子，以匹配您差异化的需求，助力病理生理学研究、高通量药物筛选应用和疾病建模。