一个混合系统,用于统一,可重复的粘性生物墨水制备
Ryan Singer1,2, David A González-Martínez3, Aidee Verónica Arizpe Tafoya2,3
1Firestone Institute for Respiratory Health─Division of Respirology, Department of Medicine, McMaster University, Hamilton, Ontario L8N 4A6, Canada.
ACS biomaterials science & engineering
|November 14, 2025
概括
这项研究引入了一种新的静态混合器系统,用于制备用于挤出3D生物打印的带细胞生物墨水. 优化的SMX式混合器确保了高细胞活力和均分布,以实现一致的组织工程.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 挤出3D生物打印依赖于生物墨水,由于高粘度,其制备具有挑战性.
- 手动将细胞混合成粘性生物材料可能是不一致的,对细胞活力有害.
- 静态混合器为可复制生物墨水制备提供了一个潜在的解决方案,但它们对粘性应用的有效性需要彻底调查.
研究的目的:
- 评估和比较四种不同的静态混合器的性能,以制备带细胞的生物墨水.
- 在各种静态混合器设计中评估混合均性,剪切应力和细胞活力.
- 为了证明优化混合系统在挤出3D生物打印用于组织结构制造中的实用性.
主要方法:
- 三个新的静态混合器 (SMX风格,Ross ISG,蛇形) 被3D打印并与商用CELLINK混合器进行比较.
- 生物材料油墨 (PEGDA,甲基化凝) 通过rheology进行了表征.
- 流体动力学模拟估计了切割应力,而光珠评估了混合效率.
- 在混合后对A549,NIH-3T3和初级人类肺纤维细胞进行了细胞活力测试.
主要成果:
- 与其他设计相比,SMX式混合机表现出卓越的混合均性和最低的模拟剪切应力.
- 在使用SMX式混合器时,所有测试的细胞类型的细胞活力保持在96%以上.
- 这款SMX式混合机比商用比较器实现了更均的细胞分布.
- 实现了具有均分布细胞的可活组织结构的成功挤出3D生物打印.
结论:
- 开发了一个简单,可复制和灵活的静态混合系统,用于将细胞纳入粘性生物墨水中.
- 该系统在生物墨水制备过程中提高了细胞分布和活性的一致性.
- 优化的静态混合器促进了用于挤出3D生物打印应用的载有细胞结构的标准化制造.
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