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導讀：幾十年來，二維細胞培養一直是臨床前藥物研發和生物醫學研究的標準。但是，越來越多的證據表明，這些模型無法很好地表示生命系統中3D級別細胞的相互作用，導致浪費了大量的研發資金。如今，Xpect INK和UpNano兩家公司開發了合適的材料和打印系統，使高精度嵌入式活細胞3D構建成為了可能。

南極熊獲悉，2 Photon 3D打印機的制造商UpNano已于2021年4月13日推出新的NanoOne Bio 3D生物打印系統。新產品的系統基于公司旗艦產品NanoOne3D打印機，能夠打印從中等尺寸到納米級別的活細胞3D組織結構。公司還與生物材料開發商Xpect INX（根特大學的孵化公司）合作，創建了一種基于水凝膠的生物墨水，用于新系統。據報道，X Hydrobio INX U200能夠讓研究人員從培養皿將活細胞直接嵌入其中的市售樹脂。

△NanoOne Bio高分辨率3D打印系統

3D生物打印的新維度

NanoOne Bio允許以前所未有的精度對生物細胞進行3D打印，模仿自然組織形態和細胞支架無菌制造細胞模型，致力于開啟生物醫學研究的新紀元。機器具有：

• 高分辨率生物打印：可直接打印活細胞 。在X Hydrobio INX基質中嵌入的細胞可用于三維體外細胞測試。基板的選擇幾乎沒有限制。可以在通用支架的幫助下將細胞培養板、培養皿或帶玻璃底的微流控芯片插入機器。結合臺式孵化系統，在打印過程中可以控制自然溫度、濕度和CO2條件。
  

△高分辨率生物打印

• 生物相容性結構：模擬細胞微環境的結構和表面紋理。這在臨床前研究中變得越來越重要，并將為未來的治療策略提供開創性的方法。
  

△生物相容性結構

• 微流體應用：直接在微流控芯片中制造高分辨率結構。諸如隔板、通道或膜之類的內部元件可以直接在市售或定制的微流控芯片中制造。打印過程在無菌條件下進行，然后后處理。
  

△微流體應用

UpNano Bio單元是創新型NanoOne打印系統的bio變體的核心，基于通用的ibidi階段頂部孵育系統，并經過改裝并整合到NanoOne Bio系統中。帶有專門設計的孵化系統，可以通過門上的互換開口管理必要的管道和電纜。孵化系統的溫度控制單元可以調節濕度和CO2含量，確保在打印過程中保持自然環境，保持細胞活力。南極熊全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/已經收錄了這款產品，歡迎咨詢。

△生物相容性水凝膠X Hydrobio INX?U200

X HYDROBIO INX?U 200是專門為UpNano開發的基于明膠的水凝膠，具有常規明膠基材料的所有生物學優勢，結合了雙光子聚合可加工性，材料有著較高的反應性和快速的固化速度。這種材料是可以在細胞存活的情況下進行快速寫入生物墨水，能夠保持細胞的高度活性。它基于源自天然膠原蛋白的明膠B型，經過加入可光加工的官能團的修飾，在很大程度上模擬了天然細胞外基質，提高了細胞活力。另外，由于形成的水凝膠是可生物降解的，因此隨著時間的推移，它可使細胞重塑環境并用新形成的ECM進行替代。南極熊全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/已經收錄了這款產品，歡迎咨詢。

△X Hydrobio INX U200與成骨細胞兼容。圖片來自UpNano。

隨著NanoOne Bio的推出，UpNano期待學術界和行業的客戶可以3D打印更加逼真的生物組織結構，從而實現細胞與環境之間的自然相互作用。使制藥公司和研究機構能夠設計出更加符合人體條件的細胞模型，從而使藥物開發和其他生物醫學研究更安全、更可靠。

△X Hydrobio INX U200與角膜內皮細胞一起使用。圖片來自UpNano。

雙光子3D打印技術原理

根據雙光子吸收（2PA）的空間選擇性，2PA的概率在焦點之外顯著降低，因此也降低了熒光體積，實現了更高的空間分辨率。通過熒光顯微鏡中單光子束路徑和多光子束路徑的直接比較顯示，2PA僅出現在光束的焦點處。因此，單體交聯僅在焦平面上發生。因為聚合反應取決于非線性吸收，而在1光子吸收的情況下，發射光會沿整個光束吸收。這解釋了為什么逐層生產采用基于單束光子的工藝（例如立體光刻）生產的零件，而雙光子零件卻可以3D打印小于100 nm分辨率的物體。

△雙光子3D打印技術原理

專利技術：自適應分辨率

使用獲得專利的UpNano自適應分辨率技術，可以顯著提高生產制造效率。軟件在高分辨率和低分辨率區域對選定的幾何圖形進行分類，并相應地調整激光體素大小。

• 高生產率。為了提高生產效率，在保持打印部件的機械性能的同時，擴大了激光焦點，以提高產量。

• 高分辨率。激光器緊緊聚焦，在表面以達到最高的分辨率。
  

激光的焦點可以擴大，或者精確地聚焦在外殼和精細的細節上。因此，可以顯著提高生產率，同時更快地打印內部區域。

△活細胞存在下的生物相容性3D打印

關于UpNano

UpNano成立于2018年9月，是維也納工業大學的孵化公司，總部位于維也納，致力于基于雙光子聚合的高分辨率3D打印系統開發、制造和商業化。公司的第一個商業產品，3D打印系統NanoOne，可以打印結構細節≥170nm的微零件。由于打印過程非常快，因此還可以實現高度高達幾厘米的中尺度零件。

△從納米到厘米的大跨度3D打印

關于Xpect INX

Xpect INX是根特大學的孵化公司，致力于3D生物打印應用的生物材料開發。基于多年在生物墨水開發方面的經驗，Xpect INX提供并開發了適用于不同3D打印技術的全系列即用型（生物）墨水，包括2PP、DLP和基于沉積的3D打印技術。

參考閱讀：

1. The new dimension in 3D bioprinting
2. Co-innovation of Bioink and Powerful 2Photon Bio-PrinterAllows 3D-Printing of Living Cells for Bioapplications with UnprecedentedPrecision
3. UPNANO MAKES BIOPRINTING DEBUT WITH NEW NANOONE BIO 3DPRINTER AND NOVEL BIOINK
4. 雙光子3D打印突破：奧地利UpNano納米分辨率，高速打印厘米“大”尺寸

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