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下一代生物打印-激光生物4D打印
閱讀:2019 發(fā)布時(shí)間:2020-10-23已開發(fā)出下一代生物打?。∟GB)平臺(tái),以克服當(dāng)前的組織制造方法,這些方法是阻礙組織工程產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,擴(kuò)大規(guī)模和大規(guī)模市場(chǎng)采用的瓶頸。它憑借單細(xì)胞分辨率和基于學(xué)習(xí)的方法,解決了現(xiàn)有3D生物打印技術(shù)的關(guān)鍵局限性。
的確,在很大程度上受到4.0工業(yè)原則的啟發(fā),這個(gè)新平臺(tái)集成了自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù),并結(jié)合了許多在線傳感器(包括細(xì)胞顯微鏡)和人工智能處理技術(shù)。此外,它還集成了所有生物打印技術(shù)(激光輔助生物打印,生物擠出,微閥生物打?。?strong>這是生物打印市場(chǎng)上的世界SHOU創(chuàng)。
NGB平臺(tái)基于四種單細(xì)胞分辨率技術(shù):計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),自動(dòng)化,機(jī)器人生物打印,在線監(jiān)測(cè)和組織形成建模。
1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
NGB平臺(tái)集成了特定的“以細(xì)胞為中心”的用戶友好型CAD軟件。該軟件可用于設(shè)計(jì)三維組織結(jié)構(gòu)中不同細(xì)胞類型和材料的位置和局部環(huán)境。
CAD文件描述了具有組織成分(細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì))的3D組織的生物組織的體系結(jié)構(gòu)。
2.自動(dòng)化的機(jī)器人生物打印
NGB平臺(tái)集成了基于激光輔助生物打印的多模式,易于使用的生物打印機(jī),能夠在無(wú)菌條件下3D打印組織組件,這得益于6軸機(jī)械臂和自動(dòng)化技術(shù),具有很高的準(zhǔn)確性和可靠性。從2005年該項(xiàng)目開始以來,該生物打印機(jī)現(xiàn)在是第4臺(tái)打印機(jī),并且是市場(chǎng)上唯YI的全多模式打印機(jī)。
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3.在線監(jiān)控
生物打印技術(shù)已經(jīng)與特定的成像系統(tǒng)和IA機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合,以確認(rèn)所設(shè)計(jì)的是生物打印的內(nèi)容。
4.組織形成模型
在過程的所有步驟中生成的數(shù)據(jù)都用于對(duì)組織形成進(jìn)行建?!,F(xiàn)在正在開發(fā)軟件來編程組織自組織,這意味著可以預(yù)測(cè)生物打印結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的演變。
3D變成4D的地方
我們正在開發(fā)一種4D生物打印方法,該方法包括通過設(shè)計(jì)組織的組成組織(細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì))來編程組織自組織,這些組織以受控的方式發(fā)展直至出現(xiàn)特定的生物學(xué)功能。因此,通過分析成熟過程中的組織演變,我們能夠優(yōu)化由CAD定義的初始組織結(jié)構(gòu),從而改善打印組織的功能并確保以可靠的方式制造它們。
為什么單細(xì)胞分辨率很重要?
因?yàn)檫@是保證生物打印組織可重復(fù)性和可靠性的唯YI方法。
傳統(tǒng)的生物打印技術(shù)不能用于可靠地控制細(xì)胞的沉積,因?yàn)樗鼈兪请S機(jī)沉積的。這意味著不能保證生物打印組織的再現(xiàn)性和可靠性。這將代表不可接受的障礙,不僅對(duì)于工業(yè)生產(chǎn),而且就未來臨床應(yīng)用的法規(guī)要求而言。
Poietis通過GE單細(xì)胞生物打印平臺(tái)為該解決方案提供解決方案,該平臺(tái)可通過控制分辨率(逐個(gè)細(xì)胞打印的能力)和打印精度(將細(xì)胞精QUE定位在單個(gè)細(xì)胞中的能力)來設(shè)計(jì)和制造生物組織。 3D環(huán)境)。
什么是激光輔助生物打???
與傳統(tǒng)的組織工程或擠壓生物打印方法不同,激光輔助生物打印允許將細(xì)胞以微米分辨率和精度定位在三個(gè)維度上。因此,生物打印技術(shù)可提供高分辨率。
激光輔助生物打印可以根據(jù)以下物理機(jī)制逐個(gè)單元打印。激光脈沖(藍(lán)色)聚焦在墨盒(由涂在玻璃板上的墨膜組成)上導(dǎo)致形成朝向收集細(xì)胞微滴的基材的噴墨。通過控制噴射的物理?xiàng)l件(能量,粘度等),可以精que控制液滴的體積(?皮升)。
通過用激光快速掃描盒獲得細(xì)胞圖案,這導(dǎo)致每秒形成10,000個(gè)液滴。