用算法调节的多模式皮肤生物打印
Rihui Kang1, Meng Li1, Rong Cheng1
1Key Laboratory of Artificial Intelligence & Micro Nano Sensors, Shanxi Province, College of Integrated Circuits, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, China; Shanxi Research Institute of 6D Artificial Intelligence Biomedical Science, Taiyuan, China.
Biomaterials advances
|September 5, 2025
概括
研究人员使用先进的沉积和控制开发了功能性色素皮肤模型的3D生物打印方法. 这项创新使得营养物质的有效输送成为可能,并减少了人工器官发育的媒介使用.
科学领域:
- 生物打印和组织工程
- 生物材料科学
- 控制系统工程
背景情况:
- 制造功能性,有色素的皮肤模型存在重大技术障碍.
- 现有的3D生物打印方法往往缺乏复杂,多层组织架构的精度.
- 有效的营养供应和减少媒介消耗是工程组织培养的主要挑战.
研究的目的:
- 开发一种多模式的3D生物制造策略,以创建功能性色素皮肤模型.
- 解决仿生皮肤制造精密沉积和控制方面的技术挑战.
- 创建一个新的 perfusion 培养系统以提高工程组织活力和减少资源使用.
主要方法:
- 一种混合生物打印方法,用于皮肤和表皮层的挤出和微滴沉积.
- 使用凝甲基烯基聚胺 (GelMA-PAM) 复合材料进行仿生皮肤构造.
- 实现微粒群优化调整的分量顺序比例整数 (PSO-FOPI) 控制系统,以提高印刷精度.
- 开发一个基于聚烯酸 (PCL) 的输液培养平台,具有空洞的网格支架.
主要成果:
- 成功制造出具有精确模式的黑色细胞的多层仿生皮肤结构.
- 通过PSO-FOPI控制系统显著改善发动机转速调节和定位精度.
- 在工程皮肤模型中展示了均的色素分布和出色的生物性能.
- 通过使用新型 perfusion 系统,提高了营养物质的运输效率并减少了 90% 的培养基消耗.
结论:
- 这项研究提出了一个复杂的人造器官的多模式生物制造战略.
- 开发的3D生物打印技术和输液培养系统克服了关键的制造和培养挑战.
- 这种框架为工程功能性皮肤移植和其他先进的工程组织提供了基础.
