活細胞組織活性生物材料3D打印制造zui強音!—Biofactory醫用活性細胞組織材料打印制造系統

亮點：

多達8個打印頭，具有復雜組織等打印物構建能力：

可以同時打印8種細胞和支架材料等材料，更利于整體三維結構的構建，從而實現同時打印組織/器官內的不同組分，使用不同的細胞、細胞外基質和生物活性因子，并且使用的配比。

高精度：即分辨率高,該系統射出精度20pl和顛覆傳統的三維陀螺定位可控制墨水噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結構的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長發育

噴嘴直徑：為活性細胞組織量身定制70um-2mm

可以控制水凝膠噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結構的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長發育

微結構控制能力: Flow box提供細胞組織所需要的，類似體內溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度控制能力

構建速度快：配套生物材料、生物墨水,能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫藥、器官移植等未來醫學領域。

按需打印細胞組織器官：可以按需制造出符合個體需求的單個器官或組織，真正實現醫學的個性化需求

BioFactory專有的HMI和BIOCAD專業生物打印軟件:

控制打印的進行。軟件容易操作，文件轉換，確保后期打印精度;

HMI生物打印軟件可以同時對4個打印頭的參數進行輸入，如打印材料，噴頭直徑、加熱情況、噴射點距、定位參數

制作盤溫可溫控:-5-80℃

打印材料廣泛：達到200多種材料，涵蓋牛頓力學和非牛頓力學材料粘度：20–30’000mPas

細胞組織無損傷：*可見激光固化，對細胞無損傷

*的生物材料和干細胞技術：

對使用儀器者提供*的生物凝膠BioInk和 OsteoINK, 適于大量細胞的種植、細胞和組織的生長、細胞外基質的形成、氧氣和營養的傳輸、代謝物的排泄以及血管和神經的內生長

性能參數：

打印頭個數：8個

機械手臂精度：±10um

制作盤溫可溫控: -5 到80℃

噴嘴直徑：為活性細胞組織量身定制70um-2mm

噴射精度：20PL

制作范圍：130x90x60mm

打印頭粘度范圍:20-30’000mPaS

繪制軟體: BioCAD 和

打印頭具加熱功能:（zui高至250℃）

可打印材料范圍：

多達到200多種材料，涵蓋牛頓力學和非牛頓力學材料粘度：20–30’000mPas, Biofactory配備多達5種不同型號的打印頭，可以實現組織工程支架打印、細胞打印和對高分子，如蛋白質和多種有機大分子的打印

配套打印的材料：BioInk和 OsteoInk

打印頭類型：室溫細胞打印頭、可調溫細胞打印頭、皮升噴射打印頭

Biofactory醫用活性細胞組織材料打印制造系統—典型應用案例：

（1）Lenke Horva , Yuki Umehara, Corinne Jud, et al. Engineering an in vitro air-blood barrier by 3D bioprinting, Nature,22 January 2015

 2015年Nature雜志專門刊發RegenHU BioFactory的應用文章，介紹其在構建體外血液-空氣組織屏障方面的應用,研究人員成功利用BioFactory的打印精度優勢，采用內皮細胞和上皮細胞構建了肺泡體外三維模型，為研究血-空氣屏障的體外組織提供了非常好的途徑。

（2）Kesti M, Müller M, Becher J,  et al. A versatile bioink for three-dimensional printing of cellular scaffolds based on thermally and photo-triggered tandem gelation. Acta Biomater. 2015 Jan;11:162-72 

3）Carrel J-P, Wiskott A,Moussa M, Rieder P, Scherrer S,Durual S. A 3D printed TCP/HA structure as a new osteoconductive scaffold for vertical bone augmentation.Clin. Oral Impl. Res. 00, 2014,1–8.

BioFactory三維生物打印機系統介紹 
瑞士RegenHU BIOFACTORY是目前已知的三維打印機中功能zui為強大的生物打印機，產品一經推出，立即受到組織工程領域的科學家的重視。其強大的動力系統、*的轉盤式選擇定位系統、可擴展到8只打印頭的材料選擇平臺，都為科學家的研究能力增加了強大的保障。

圖4-1 瑞士RegenHU BIOFACTORY三維打印系統

1、BioFactory系統動力系統介紹 

圖4-2 BioFactory系統動力系統綜合介紹 

圖4-3 BioFactory可擴展到8只打印頭
BioFactoryzui大可以擴展到8只打印頭，支持五種打印方式，讓打印的組織賦予更多功能，可以構建更為復雜的組織；

圖4-4 的三軸組合移動平臺，打印精度更高

2、BioFactory配置不同型號的打印頭 
配備多達5種不同型號的打印頭，可以實現組織工程支架打印、細胞打印和對高分子，如蛋白質和多種有機大分子的打印。

1. CF300N (non heated)
2. CF300H (heated)
3. DD 135N
4. CF130N
5. UVPen-365

圖4-5 BioFactory可實現組織工程支架打印、細胞打印較和生物大分子打印
3、BioFactory的適應性生物材料、生物墨水 

圖4-6 BioFactory適應多種水凝膠和高分子材料 
達到200多種材料，涵蓋牛頓力學和非牛頓力學材料，粘度在20–30000mPas之間都可以。

4、BioFactory打印環境控制能力 
Flow box提供了滅菌功能，可以控制溫度、濕度、光照、氧氣/二氧化碳濃度。

圖4-7 BioFactory的Flow box

5、BioFactory的主要優勢

1. 高精度：可以控制水凝膠噴射位置和墨水的量，有利于生物顯微結構的建立，有利于局部痕量供給生物活性因子及藥物，從而有利于控制組織的局部生長發育。
2. 可以同時打印8種細胞和支架材料，更利于整體三維結構的構建，從而實現同時打印組織/器官內的不同組分，使用不同的細胞、細胞外基質和生物活性因子，并且使用的配比。
3. 構建速度快：能夠快速的制造生物組織/器官，保證了生物材料的存活率，從而顯著有利于再生醫藥、器官移植等未來醫學領域。
4. 可以按需制造出符合個體需求的單個器官或組織，真正實現醫學的個性化需求。

6、相關案例參考 
（1）Lenke Horva , Yuki Umehara, Corinne Jud, et al. Engineering an in vitro air-blood barrier by 3D bioprinting, Nature,22 January 2015
2015年Nature雜志專門刊發RegenHU BioFactory的應用文章，介紹其在構建體外血液-空氣組織屏障方面的應用
研究人員成功利用BioFactory的打印精度優勢，采用內皮細胞和上皮細胞構建了肺泡體外三維模型，為研究血-空氣屏障的體外組織提供了非常好的途徑。


圖4-8 相比于手工構建，生物打印的組織細胞生長均勻，可以快速成層生長，形成不同細胞層組成的組織結構

（2）Kesti M, Müller M, Becher J,  et al. A versatile bioink for three-dimensional printing of cellular scaffolds based on thermally and photo-triggered tandem gelation. Acta Biomater. 2015 Jan;11:162-72 


圖4-9通過共混溫敏性聚合物聚-N-異丙基丙烯酰胺接枝透明質酸與甲基丙烯酸酯化的透明質酸，將其作為支架材料進行生物打印測試，結果顯示其對于細胞具有良好的生物相容性。其形成的三維結構在打印后可以快速凝膠化，同時保證*的機械性能穩定。在應用牛軟骨細胞進行測試后，顯示流變性能，溶脹行為都達到要求，生物相容性良好。 
（3）Carrel J-P, Wiskott A,Moussa M, Rieder P, Scherrer S,Durual S. A 3D printed TCP/HA structure as a new osteoconductive scaffold for vertical bone augmentation.Clin. Oral Impl. Res. 00, 2014,1–8. 

圖4-10利用磷酸三鈣和和羥基磷灰石3D打印多孔骨細胞生長支架，其具有良好的孔隙度和互聯互通性能，特別符合成骨細胞生長。在羊顱骨模型測試中，證明其可以很好地促進皮質骨的縱向生長。相比于現有的骨替代材料，三維打印的多孔骨細胞生長支架可以提高垂直骨生長過程，植入羊顱骨模型顯示其產生的新骨量比顱骨高3 mm，骨量比標準的材高四倍以上，顯示其具有更好的骨生長傳導性（osteoconductivity）。

BioINK? / OsteoINK?生物材料介紹 
瑞士RegenHU公司提供2種不同型號的打印水凝膠BioINK? / OsteoINK? 
BioINK? / OsteoINK?對于大量細胞的種植、細胞和組織的生長、細胞外基質的形成、氧氣和營養的傳輸、代謝物的排泄以及血管和神經的內生長均有良好的表現。

圖7-1 BioINK? / OsteoINK?生物材料
BioINK? / OsteoINK?生物材料的優勢

BioINK? / OsteoINK?材料能夠同時滿足多項活細胞3D打印的需求：速度快，可以達到秒級成型；條件溫和，過程*在生理條件下完成，不涉及化學反應以及能夠對細胞造成傷害的外界刺激；強度、通透性好，打印出來的產品zui終尺寸可以達到厘米級別以上的尺度，不變形和軟化，還能夠保證細胞生長所需營養物質的輸送；具有良好的觸變性和自修復性能，在細胞生長的同時可以不斷改變自身的結構，能夠在保證對細胞提供足夠支撐的情況下不限制其擴增；可以根據需要迅速分解不殘留，這些特點為將來3D打印器官的活體移植創造了條件。

1. • 較好的可降解性及降解速率；
   • 較好的材料機械力學強度；
   • 支架具有zui適孔徑分布和孔隙率，孔隙率高(≥90%) ；
   • 生物相容性好，生物降解后可*吸收；
   • 生物打印相容性好，打印后可以快速固化。