全球TOP的生物3D打印机，能耐究竟如何？

 导  语 

 早餐新风格？在载体上打印PCL 50.000做成的细网格，脱离后网格可以移动，也容易粘附在鸡蛋的曲面上。究竟是什么公司拥有这样“垂涎欲滴”的3D打印技术？本篇为您介绍来自德国的GeSiM。

采编：周俊、冷晓玲  排版：谢鸣洲

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GeSiM成立于1995年，拥有丰富的微加工技术专业知识。它是一家私有的生物仪器公司，致力于研发微量液体处理技术、微流控技术和微接触打印技术。

公司名片

公司名称：GeSiM
创立时间：1995年公司属地：德国所属行业：生物仪器，3D打印核心技术：液体处理技术、微流控技术、微接触打印技术、生物支架公司网址：http://gesim-bioinstruments-microfluidics.com/category/home/合作伙伴：美国Neutec集团股份有限公司

GeSiM专攻液体处理自动化、微流控芯片和微接触印刷三个方面。作为一个微量分配器的领先供应商，GeSiM开发出一种基于硅玻璃芯片的压电移液尖。在台式加样系统Nano-Plotter中最多可配置16台精准分配器，主要用于基因芯片、生物芯片和生物传感器。加样系统产品线严格按照模块设计原理，根据客户需求来定制化增加模块。配套的售后服务和各种配件帮助客户实现从产品研发到实际生产。加样系统Nano-Plotter系列产品已被成功地应用于各种FDA认证的诊断产品开发中。

代表技术和产品

1、Bioscaffolder：3D打印设备，主要用于多材料生物支架和活细胞的打印。2、BioSynthesizer：多轴机器人生物反应器。用于液体处理、粉末加工、挤压气凝胶以及完成其他功能的模块化平台。3、BioSynthe筛选器：体现了现代机器人的新概念——在微小规模容量下的复杂实验室自动化。4、µContactPrinter：通用的微流体台式仪器，以纳米压印光刻和纳米表面成图为主要原理，在软材料上复制印记图案，显示于倒置显微镜，同时配备外部紫外灯和电子气动控制模块。5、MicCell：可以配备于标准显微镜的微量灌注系统。6、微流控服务：提供基于光刻技术的微机电加工技术。无论客户需要一个放置于玻璃盖上的电极，还是一个复杂的微流控支路设计，微系统工程服务都可以将想法变成产品

FAST项目

为了使病人能够负担得起生物3D打印的植入物，GeSiM已获得来自欧盟委员会资助的Horizon2020研究创新计划。GeSiM联合其他七家欧洲公司和研究机构合作开发“FAST”项目，这代表的是“功能性梯度叠层打印支架”。特定的患者植入物可以促进有效的术前规划，缩短了手术时间，提高了植入物的寿命。

组织再生的支架生产是主要领域之一，叠层打印功能设计的特点是在生产过程中，所有所需要的“功能”都可以被引入，例如形状、孔隙率、机械稳定性、生化特性、细胞生长控制或抗生素的功能。“FAST”项目旨在开发一个具有成本效益的技术来整合所有“功能”，甚至能够产生梯度散装的单个支架或表面性质。
 因此，不仅可以定制支架形状，支架材料的表面积和体积也可以根据每个病人的具体需求定制。

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本篇主要为您介绍由3ders.org发布的全球20强排名第8的生物3D打印机——Bioscaffolder 2.1 & 3.1 3D 生物打印机。

Bioscaffolder 2.1 & 3.1 3D 生物打印机
技术	气动挤压和压电纳升液技术
材料	水凝胶、胶原蛋白、海藻骨水泥浆体，具有生物相容性的有机硅和熔融聚合物（CPL，PLA）
价格	$ 100,000 - $ 250,000
特点	微尺度的复杂材料打印、多达四个独立轴

※ BioScaffolder 3.1只是一个3D打印机吗？
Bioscaffolder用于多材料生物支架和活细胞的打印。与西班牙的Regemat3D类似，德国的Bioscaffolder 3.1是一个模块化的生物3D打印平台，提供微尺度的复杂材料打印。多达四个独立的轴是台式3D打印机的特色。BS3.1可以支持多达三个气动通道的各种配置，包括多个不同的点胶针头。光学系统对准所有的工具，并做一个偏移校正。这种方法可以使完全不同的材料制成三维结构。

※ 小型化的PCL支架
一些应用程序需要缩小3D打印的规模以达到小器官如血管的范围。但BS3.1提供优化或者是完成标准气动打印的工具。

BS3.1墨盒加热器使用的是铝喷嘴。由于喷嘴温度接近熔点，微小的PCL 支杆就可以轻松地打印。立方体由200层组成，每0.05mm高。支撑宽度约为0.33mm。熔体静电纺丝（MES）提供了比气动打印更小的结构。它需要在分配喷嘴和建筑平台之间更高的电压（15-30千伏特）。MES系统的网格支杆尺寸小到0.01mm。

※ 生物相容性/可生物降解的细胞生长环境
组织工程和组织再生的方法是有非常有前景的，例如可以治愈成为严重的骨损伤等。微细胞分化的人工组织植入时通常是一个特定的三维形状。生物支架可以作为人造组织生长的环境，起到提供细胞所需以及去除代谢产物的作用。通常生物支架由一个多孔材料与微细胞组成。在宿主体内植入后，支架材料会降解。
Calciumphospate骨接合剂（材料来自于InnoTERE 股份有限公司）可以使人工培养组织层不间断生长。

图为36mm×36mm，间距为1mm 骨架结构
目前，基本构型的支架已经成为细胞生物学家和材料研究者的研究平台。随着复杂的三维几何越来越重要，BS3.1通过数据过滤外部STL文件迎合了这样的趋势（例如CT数据，外部CAD软件）。

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生物3D打印在组织再生和修复方面是非常有前景的，然而，组织工程不仅是结构上模仿生物组织，更是一个长期的具有正常功能的活性组织。
在生物3D打印技术当中有一些障碍：例如把生物墨水运送到细胞以及充分运用机械和生物学特性，形成稳定的结构；在活性结构的血管化以供应氧气和人体尺寸结构所需的营养；成功打印和培养多细胞株；细胞，支架和生物活性剂之间协调关系的满意度。超细纤维加固多交联方法提高水凝胶的机械强度是极其有效的的。光致交联以及热致感应使得快速凝胶，而这些都是由3D打印工艺所要求的。
生物3D打印微流控芯片在活性结构中的创建血管网络方面非常有前景。多细胞株共培养可能在长期的具有正常功能的活性组织发挥关键作用。
观点来源：Hong-Bo Zhang, Tian-Long Xing, Rui-Xue Yin, Yong Shi, Shi-Mo Yang and Wen-Jun Zhang .Three-dimensional bioprinting is not only about cell-laden structures .Review Article·Chinese Journal of Traumatology（2016）

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