3D打印原型用于降低芯片实验室的成本

来源：广西增材制造协会

现在有多种新的微加工方法可用于创建快速原型和新系统，维也纳科技大学的研究人员解释了“四种功能性生物相容性压敏粘合剂的表征”的新研究，用于基于细胞的实验室的快速原型制作。

该研究的目标是减少创建芯片实验室技术的时间和成本。在研究压敏粘合剂的微观结构时，作者了解到设计灵活性，快速原型制作和易于组装都是有益的，但有一个缺点：目前生产的大多数粘合剂都是有毒的，不允许生物打印中的细胞可持续性。

研究人员寻找可以在2D和3D中创建的细胞和片上器官概念，以及提供生物相容性材料的概念;毕竟，最后，当谈到生物打印时，重点是维持细胞生命。即使具有生物打印和创建微通道网络的一系列优势，研究人员表示，芯片实验室技术的生产成本仍然很高，原型设计和生产最终设计可能需要数年时间，通常因为需要进行大量迭代与活细胞一起工作的复杂性。

“重要的是要注意标准细胞培养技术针对使用涂覆的聚苯乙烯烧瓶和培养板的大细胞数和高培养基体积的静态条件进行优化。这意味着将活细胞培养物整合到微流体装置和基于细胞的分析的小型化不是直接的，不遵循简单的比例定律，并且在许多情况下需要经验方法来调节氧需求营养供应”，研究人员说。

“因此，快速原型制作方法是降低成本和时间的关键，因为它们提供了快速的设计改变，从而改善了细胞培养的优化和可行性研究。”

（A）工艺流程和（B）压敏生物医用粘合剂（PSA）快速原型制作的时间投资。

使用压敏胶带，研究人员注意到芯片到芯片时间的减少。虽然生物打印中没有太多的粘合剂可用，但最终研究团队有四种选择：三种丙烯酸和一种有机硅粘合剂。

“由于材料特性在微流体细胞培养应用中起关键作用，因此在下一组实验中更详细地研究了氧气和蒸汽渗透性以及包括自发荧光的光学透明性。虽然使用集成的氧气微传感器监测透氧性的传递，但通过随着时间的推移气泡体积的增加间接测量透气性，”研究人员解释说。

他们发现稳定的“生物芯片操作”可持续数周，具体如下：
流速高
生理温度
100％的湿度

生物医学级压敏粘合剂的生物相容性，包括（A）代谢活性数据条是n = 3（B）活力的平均值±SD和（C）BeWo b30上皮细胞的粘附。活力表示为在接种后24和48小时后归一化至对照玻璃基质的活细胞的百分比。

“总体而言，使用压敏胶带进行快速原型制作可实现一步制造，具有快速的概念到芯片时间，即使对于需要多层堆叠层和集成多孔膜的基于细胞的微流体装置，其应用也非常可行，”作者总结道。 “我们相信医用级压敏胶带是一种可行的替代方案，可以克服将不同聚合物类型的多个功能层（包括刚性气动和流体层以及柔性膜以快速和可重复的方式）集成的挑战。”

芯片实验室概念已经从我们之前很少有人知道的想法发展到一个新兴的技术领域，旨在为3D打印的小型实验室，不同的生物打印平台和新工艺提供更高的效率。