在注射器上实时评估细胞度和活力,使用介电阻抗光谱用于挤出生物打印

科学领域:

• 生物技术和生物医学工程 生物技术和生物医学工程
• 组织工程和再生医学
• 生物传感和生物仪器仪表

背景情况:

• 生物打印利用带有细胞的生物墨水来创建组织结构,这对于个性化医学和再生疗法至关重要.
• 目前生物打印结构的质量评估依赖于破坏性后期生产测试,增加成本和材料浪费.
• 在生物打印过程中需要实时监测细胞特性,以优化生产效率并减少对多个结构的需求.

研究的目的:

• 整合介电阻谱 (DIS) 以实时测量生物打印过程中生物墨水中的细胞度和活力.
• 评估DIS参数 (阻抗和相角) 与初级红细胞的细胞特性 (度和活力) 之间的相关性.
• 评估流量和频率对生物打印应用中DIS测量的准确性和灵敏性的影响.

主要方法:

• 介电阻抗光谱 (DIS) 被整合到注射器上,以测量PBS中0.1到25,000 kHz的频率范围内的初级红细胞的阻抗 (RZ) 和相角 (θ).
• 细胞度和活力系统地变化 (分别为0.1-125 × 10^6细胞/毫升和0-94%) 并暴露于不同的流速 (0.5-4毫升/分钟).
• 进行了背景信号减去,以分离细胞的介电性质,从而分析了 Z 和 θ.

主要成果:

• 检测出阻抗 (RRZR) 与细胞度和活力之间存在线性相关性.
• 流量对DIS测量有微不足道的影响,而Z 则对细胞度的变化表现出快速反应 (几秒).
• DIS对细胞性质的敏感性是频率依赖的,在最小化相角 (θ) 上对 Z 基的敏感性最高;对 Z 基的度和活性的附加效应进行了建模.

结论:

• 介电阻抗光谱 (DIS) 是一种可行的技术,可以在生物打印过程中实时检测生物墨水中的细胞度和可行性.
• 开发的DIS方法可以通过在工艺过程中进行质量控制和尽量减少破坏性测试的需要来降低生产成本.
• 未来的DIS信号的解卷可能会使细胞属性的实时预测成为可能,进一步提高生物打印质量和效率.