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BIONOVA X在打印不同硬度的肝仿生模型中的应用

2022-08-10     来源:本站     点击次数:1635

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。
 

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