复杂的生物结构的高分辨率生物打印通过工程的光模式方法和适应性细分的工程

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
• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 使用发光二极管 (LED) 的传统数字光处理 (DLP) 系统在3D生物打印的分辨率,打印速度和细胞活性的限制.
• 这些局限性源于LED的受限功率光谱密度,高度和光谱低效率,阻碍了复杂的生物结构的精确和快速制造.

研究的目的:

• 提出和评估一种新的双激光DLP系统,以克服传统的LED DLP系统在3D生物打印中的局限性.
• 研究暴露时间和光强度对水凝支架内的细胞活力和形态学的影响.
• 引入和评估一种适应性细分方法,以减轻过度交叉链接,并增强生物打印结构的动态范围.

主要方法:

• 开发和实施双激光DLP系统.
• 通过制造三个不同的设计来评估印刷的准确性和速度.
• 在不同的暴露时间和光强度下,评估GelMA和GelMA-PEGDA水凝中的3T3纤维细胞活力和形态.
• 引入带有自适应控制的细分印刷方法,以提高印刷质量和细胞存活率.

主要成果:

• 与LED系统相比,双激光DLP系统实现了分辨率的两倍增加和打印时间的十二倍缩短.
• 印刷精度很高,复杂结构的最大百分比误差为1.16%.
• 较长的暴露时间对细胞活力产生了负面影响,但所有样本在第7天都显示出恢复;光强度的影响较小.
• 在7天的培养过程中,自适应细分方法改善了分辨率,并保持了高细胞活力 (高达90%的GelMA,高达85%的GelMA-PEGDA).

结论:

• 拟议的双激光DLP系统为先进的3D生物打印应用提供了相对于传统LED系统的显著优势.
• 适应性细分策略有效地提高了打印质量,并保持了复杂的生物打印结构中的细胞活力.
• 这项技术对制造复杂的生物结构具有更高的精度,速度和生物相容性具有前景.