Multi-material digital light processing bioprinting of hydrogel-based microfluidic chips.
Multi-material digital light processing bioprinting of hydrogel-based microfluidic chips.
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DOI：
10.1088/1758-5090/ac2d78
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发表时间：
2021-11-24
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9
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文献类型：
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作者：
基于数字光处理（DLP）的生物打印和水凝胶工程的最新进展使芯片上器官的新发展成为可能。在这项工作中，我们设计和开发了一种多材料，基于DLP的生物打印机，用于快速，一步成型的水凝胶为基础的微流控芯片。基于聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和甲基丙烯酰明胶（GelMA）的复合水凝胶生物墨水通过改变生物打印参数如曝光时间、生物墨水组成和层厚度来优化。我们显示了各种比例的GelMA：PEGDA的微流控芯片的广泛的机械性能。然后使用动态流动实验测试基于水凝胶的芯片的微流控特性。人源性肿瘤细胞被封装在3D生物打印结构中，以证明其生物活性和细胞友好环境。然后，细胞接种实验验证了所选生物墨水对于血管化微组织的功效。我们的生物制造方法为将微组织模型快速集成到芯片上器官和高通量药物筛选平台提供了有用的工具。
Recent advancements in digital-light-processing (DLP)-based bioprinting and hydrogel engineering have enabled novel developments in organs-on-chips. In this work, we designed and developed a multi-material, DLP-based bioprinter for rapid, one-step prototyping of hydrogel-based microfluidic chips. A composite hydrogel bioink based on poly-ethylene-glycol-diacrylate (PEGDA) and gelatin methacryloyl (GelMA) was optimized through varying the bioprinting parameters such as light exposure time, bioink composition, and layer thickness. We showed a wide range of mechanical properties of the microfluidic chips for various ratios of GelMA:PEGDA. Microfluidic features of hydrogel-based chips were then tested using dynamic flow experiments. Human-derived tumor cells were encapsulated in the 3D bioprinted structures to demonstrate their bioactivity and cell-friendly environment. Cell seeding experiments then validated the efficacy of the selected bioinks for vascularized micro-tissues. Our biofabrication approach offers a useful tool for the rapid integration of micro-tissue models into organs-on-chips and high-throughput drug screening platforms.
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