BIO ONE生物打印机在重塑胶原蛋白收缩试验体系中的应用

2026-01-07 来源:本站点击次数:177

在生物医学研究领域，胶原凝胶收缩（CGC）试验是探索生物力学、组织修复与疾病机制的“经典工具”。自1979年诞生以来，它凭借3D胶原水凝胶的可预测收缩特性，成功替代了结构单一的2D细胞培养和伦理争议不断的动物模型。但四十年来，“细胞用量大、胶原消耗多、操作依赖人工”三大痛点，一直制约着其高通量应用——直到3D生物打印技术的出现，才彻底改写了这一局面。

近期，CELLINK旗下BIO ONE生物打印机完成了一项突破性研究：通过精准打印胶原液滴与环形结构体，构建出自动化、低消耗、高活性的胶原蛋白收缩试验体系。这项技术不仅解决了传统试验的核心弊端，更在生物力学分析领域掀起了一场效率革命。

告别高耗与人工，3D生物打印重构试验流程

传统CGC试验中，仅96孔板的单个重复样本就需消耗超100μL胶原蛋白，昂贵材料的过度浪费让科研成本居高不下。而BIO ONE的3D生物打印技术，通过三大创新设计实现了颠覆性突破：

精准控量省耗材：打印23µL的微小胶原液滴，胶原蛋白浓度仅2mg/mL，相比传统方法耗材减少800%以上，大幅降低科研成本；
双结构适配需求：除了液滴结构，还能通过多材料打印技术，用Pluronics构建牺牲屏障，打印出可轻松脱落的胶原环，适配不同生物力学分析场景；
自动化提效率：冷却打印头（4℃液滴/2℃环形）实现胶原精准分配，37℃培养箱热聚合一步完成，配合自动释放涂层技术，无需复杂人工操作即可完成凝胶剥离。

试验选用新生儿人真皮成纤维细胞（NHDFs），搭配CELLINK高纯度1型胶原蛋白作为生物墨。液滴样本分别混合0、40,000、400,000个细胞，环形样本则混合100万个细胞（含无细胞对照组），分别在有血清（FBS）和无血清（SF）培养基中培养48-72小时，全程监测收缩率与细胞活力。

关键结果震撼！细胞活力超95%，收缩率可控可调
经过严谨测试，这项3D生物打印方案交出了令人惊喜的答卷：

高活性保障：荧光染色结果显示，所有试验条件下细胞活力均超95%，即便在无血清的非理想环境中，活细胞存活率也能维持在75%以上，远超传统培养模式；
收缩率精准可控：FBS的加入能显著提升胶原结构收缩率——成纤维细胞在血清中快速增殖，形成双极纺锤体与多分支形态，大幅增强凝胶强直性收缩；同时，细胞浓度越高，收缩效果越明显，400,000个细胞组的收缩率远高于低浓度组；
形态稳定性强：打印的胶原环经过72小时培养，仍能保持完整结构，无卷曲变形，为长期力学分析提供了可靠保障。

这些结果印证了3D生物打印的核心优势：既能通过精准控制细胞浓度与培养基成分，实现收缩率的定向调节，又能在低耗材前提下保障细胞活性，为生物力学研究提供了更高效、更灵活的解决方案。

不止于收缩试验，生物打印开启科研新可能
BIO ONE的这项技术突破，不仅优化了胶原收缩试验流程，更展现了3D生物打印在生命科学领域的广阔应用前景：
在基础研究中，它可用于探索组织重塑、疾病进展的机械生物学机制，为癌症、哮喘等疾病的病理研究提供精准模型；在药物研发中，中高通量、低容量的试验设计，能大幅提升药物筛选效率，降低研发成本；未来，结合I.DOT给药系统与CELLCYTEX™显微镜的收缩跟踪功能，还将实现试验全流程自动化，进一步解放科研人力。

更值得关注的是，打印协议可灵活集成传感器、微柱等结构，诱导机械应变并实现实时传感，为复杂生物力学信号的捕获提供了可能。从简单的收缩分析到复杂的组织功能模拟，3D生物打印正在一步步打破传统试验的边界。

四十年经典试验，因3D生物打印焕发新生。BIO ONE以“省耗材、高活性、自动化”为核心，为生物力学研究提供了全新工具，也为组织工程、药物研发等领域的创新注入了强大动力。
科技赋能科研，创新引领未来。你是否想了解这项技术在具体疾病研究中的应用案例？欢迎给我们留言，我们将为你深度解读更多生物打印黑科技！

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