科學家用生物3D打印技術為干細胞工程提供細菌負載微凝膠
隨著3D打印在醫療生物研究中的重要地位，科學家們創造了新的生物3D打印墨水，研發出漸進式微流體技術等。最近格拉斯哥大學研究出細菌負載微凝膠作為干細胞工程的自主3D環境，本研究開發了一步法微流體系統，該系統能夠將干細胞和基因工程非致病細菌包裹在所謂的3D珍珠花邊狀藻酸鹽微凝膠中，具有高水平的單分散性和細胞活力。
在研究中，雖然大多數技術依賴于液滴擠出，但研究人員正在通過一步液滴微流體方法創建更高效的系統。珠光帶微凝膠的制備在生理pH下發生，沒有任何護套材料，通道尺寸和總體設計意味著避免細胞上的剪切應力并促進活力。
制備的凝膠構建體是獨特的，其具有如在單個微膠囊中的間隔單元以及在纖維構建體中發現的連接性。還有，間隔微小區和連接它們的連接是高度可調的，從而產生高度單分散的珍珠 - 花邊互連結構。與制造過程相關的是，與互連單元相比，珍珠單元除了受到抑制的剪切應力之外還受益于較慢的交聯。該技術允許制造具有前所未有的精確度和控制的分區但鏈接的載有細胞的水凝膠，這已被用作低成本的3D生物印刷原型。
（基于液滴的微流體設置）
(A)微流體裝置的示意圖和原核和真核細胞的包封。
(B)基于毛細管的微流體裝置的圖像。
(C)微流體裝置中珍珠形成的快照，其中指示用于量化組裝的珍珠的參數。
(D)具有相應流速的螺紋厚度圖(Y軸：水流; X軸：油流)。
(E)螺紋厚度圖。
(F)珍珠區圖。
對于這個項目，研究人員創建了一個體外3D模型，用于研究真核生物(骨髓間充質干細胞，hBM-MSC)和原核細胞(工程化非致病細菌乳酸乳球菌， 乳酸乳球菌)之間的共生共生 。
雖然細菌通常被用作生物打印中蛋白質的負擔得起的“生產有機體”，但它們也可以作為指導細胞生長和分化的機制。格拉斯哥研究人員還使用抑菌抗生素磺胺甲惡唑來預防有害細菌的生長。
制作了四種3D打印形狀，包括直線，三角形，正方形和圓形，排列如下：
線 - 兩個圓盤(180度角)
三角形(60度內角)
方形四角(內角90度)
八個為圓形(135度內角，八角形)
微流體系統使研究人員能夠創建“單分散”構建體，適用于藥物篩選，生物學研究和個性化醫療等應用。
（載有細胞的藻酸鹽構建體的SEM圖像，基礎培養基中藻酸鹽微凝膠與MSC的相差圖像）
(A); 海藻酸鈉微凝膠與成骨培養基中的MSC
(B); 含有兩個乳酸乳球菌
(C)菌落的MSC的藻酸鹽微凝膠，其以組成型方式表達FNIII 7-10或BMP-2。培養兩周后固定樣品。比例尺：100μm。在基礎培養基中用MSC構建藻酸鹽的SEM圖像，圖像顯示在藻酸鹽構建體的橫截面上由細胞施加的標記
(D); 含有MSC的藻酸鹽微凝膠和乳酸乳球菌的兩個菌落超過空間
(E); 藻酸鹽微凝膠，MSC在成骨培養基中，圓形實體覆蓋細胞，腔和細膜樣構建體
(F)。與它們在水性介質中的狀態相比，水凝膠略微脫水/收縮
珍珠花邊水凝膠的連接性可以提供一種梯度研究方法，其中每種細胞類型的種群可以控制其相對密度。它還可用于時間序列索引研究，并為本研究中展示的低成本，易于制造的3D生物印刷原型提供平均值。
本研究中的微凝膠已被用作對可調平臺進行建模的概念驗證，其中水凝膠作為ECM以及生長因子的產生和釋放均可以低成本設計，具有高精度的時空控制。它一直試圖進一步設計體外系統的更多方面，為細胞研究鋪平道路，并與可調節動態ECM樣環境的相互作用進行更大的控制。
隨著生物打印的進展繼續在全球研究中占據主導地位，科學家們創造了新的生物打印墨水，3D打印微表面，漸進式微流體技術等等。
（微珠的單分散性，包封性和活力）
(A)在層流條件下使用500μlh-1的流速和對于外相的5000μlh-1的流動速率，在兩個可混溶的流體流的生成的水凝膠的珠粒尺寸(長軸)分布。對每種條件分析N≥5-10微凝膠。形成的珍珠的平均長度為167μm，RSD為3.2%。比例尺：100μm。
(B)通過形成的水凝膠的細胞(MSC和乳酸乳球菌)包封效率。每個時間點的細胞計數是在室溫下以30分鐘間隔順序獲得的8次測量的結果，持續2小時。
(C)具有乳酸乳球菌和MSC的兩周齡藻酸鹽水凝膠的熒光圖像。對于MSC，用乳酸乳球菌的BacLight細菌活力試劑盒和活力/細胞毒性試劑盒染色水凝膠。兩種試劑盒均以綠色(SYTO 9和Calcein AM)染色活細胞，用紅色(碘化丙啶和Ethidium homodimer-1)染色非活細胞，試劑盒的50:50混合物用于共培養。比例尺：100μm。
(D)乳酸乳球菌，MSC和共培養的生存力圖。
來源：創想三維 https://www.cxsw3d.com/
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