3D打印原型用于降低芯片實驗室的成本
時間：2019-07-09 09:22 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
現在有多種新的微加工方法可用于創建快速原型和新系統，維也納科技大學的研究人員解釋了“四種功能性生物相容性壓敏粘合劑的表征”的新研究，用于基于細胞的實驗室的快速原型制作。
該研究的目標是減少創建芯片實驗室技術的時間和成本。在研究壓敏粘合劑的微觀結構時，作者了解到設計靈活性，快速原型制作和易于組裝都是有益的，但有一個缺點：目前生產的大多數粘合劑都是有毒的，不允許生物打印中的細胞可持續性。
研究人員尋找可以在2D和3D中創建的細胞和片上器官概念，以及提供生物相容性材料的概念;畢竟，最后，當談到生物打印時，重點是維持細胞生命。即使具有生物打印和創建微通道網絡的一系列優勢，研究人員表示，芯片實驗室技術的生產成本仍然很高，原型設計和生產最終設計可能需要數年時間，通常因為需要進行大量迭代與活細胞一起工作的復雜性。
“重要的是要注意標準細胞培養技術針對使用涂覆的聚苯乙烯燒瓶和培養板的大細胞數和高培養基體積的靜態條件進行優化。這意味著將活細胞培養物整合到微流體裝置和基于細胞的分析的小型化不是直接的，不遵循簡單的比例定律，并且在許多情況下需要經驗方法來調節氧需求營養供應”，研究人員說。“因此，快速原型制作方法是降低成本和時間的關鍵，因為它們提供了快速的設計改變，從而改善了細胞培養的優化和可行性研究。”
他們發現穩定的“生物芯片操作”可持續數周，具體如下：
流速高
生理溫度
100％的濕度
生物醫學級壓敏粘合劑的生物相容性，包括（A）代謝活性數據條是n = 3（B）活力的平均值±SD和（C）BeWo b30上皮細胞的粘附。活力表示為在接種后24和48小時后歸一化至對照玻璃基質的活細胞的百分比。
“總體而言，使用壓敏膠帶進行快速原型制作可實現一步制造，具有快速的概念到芯片時間，即使對于需要多層堆疊層和集成多孔膜的基于細胞的微流體裝置，其應用也非常可行，”作者總結道。 “我們相信醫用級壓敏膠帶是一種可行的替代方案，可以克服將不同聚合物類型的多個功能層（包括剛性氣動和流體層以及柔性膜以快速和可重復的方式）集成的挑戰。”
芯片實驗室概念已經從我們之前很少有人知道的想法發展到一個新興的技術領域，旨在為3D打印的小型實驗室，不同的生物打印平臺和新工藝提供更高的效率。
該研究的目標是減少創建芯片實驗室技術的時間和成本。在研究壓敏粘合劑的微觀結構時，作者了解到設計靈活性，快速原型制作和易于組裝都是有益的，但有一個缺點：目前生產的大多數粘合劑都是有毒的，不允許生物打印中的細胞可持續性。
研究人員尋找可以在2D和3D中創建的細胞和片上器官概念，以及提供生物相容性材料的概念;畢竟，最后，當談到生物打印時，重點是維持細胞生命。即使具有生物打印和創建微通道網絡的一系列優勢，研究人員表示，芯片實驗室技術的生產成本仍然很高，原型設計和生產最終設計可能需要數年時間，通常因為需要進行大量迭代與活細胞一起工作的復雜性。
“重要的是要注意標準細胞培養技術針對使用涂覆的聚苯乙烯燒瓶和培養板的大細胞數和高培養基體積的靜態條件進行優化。這意味著將活細胞培養物整合到微流體裝置和基于細胞的分析的小型化不是直接的，不遵循簡單的比例定律，并且在許多情況下需要經驗方法來調節氧需求營養供應”，研究人員說。“因此，快速原型制作方法是降低成本和時間的關鍵，因為它們提供了快速的設計改變，從而改善了細胞培養的優化和可行性研究。”
（A）工藝流程和（B）壓敏生物醫用粘合劑（PSA）快速原型制作的時間投資。
使用壓敏膠帶，研究人員注意到芯片到芯片時間的減少。雖然生物打印中沒有太多的粘合劑可用，但最終研究團隊有四種選擇：三種丙烯酸和一種有機硅粘合劑。“由于材料特性在微流體細胞培養應用中起關鍵作用，因此在下一組實驗中更詳細地研究了氧氣和蒸汽滲透性以及包括自發熒光的光學透明性。雖然使用集成的氧氣微傳感器監測透氧性的傳遞，但通過隨著時間的推移氣泡體積的增加間接測量透氣性，”研究人員解釋說。他們發現穩定的“生物芯片操作”可持續數周，具體如下：
流速高
生理溫度
100％的濕度
“總體而言，使用壓敏膠帶進行快速原型制作可實現一步制造，具有快速的概念到芯片時間，即使對于需要多層堆疊層和集成多孔膜的基于細胞的微流體裝置，其應用也非常可行，”作者總結道。 “我們相信醫用級壓敏膠帶是一種可行的替代方案，可以克服將不同聚合物類型的多個功能層（包括剛性氣動和流體層以及柔性膜以快速和可重復的方式）集成的挑戰。”
芯片實驗室概念已經從我們之前很少有人知道的想法發展到一個新興的技術領域，旨在為3D打印的小型實驗室，不同的生物打印平臺和新工藝提供更高的效率。
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