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基於微尺度3D列印技術製造適用於微重力環境的微孔板

釋出時間·▩•╃│:2022-07-04      點選次數·▩•╃│:195



來自德國法蘭克福大學(Goethe University Frankfurt)布赫曼分子生命科學研究所(Buchmann Institute for Molecular Life Sciences)的研究人員使用摩方精密 (BMF)的微尺度3D印表機microArch® S140製造了一種微型培養皿——水凝膠微孔板(hydrowells)的模具✘☁☁☁✘,該微孔板可在微重力環境下用於培養3D多細胞球體✘↟。此項研究是太空多細胞球體聚集與生存實驗(Spheroid Aggregation and Viability in Space, SHAPE)的一部分✘☁☁☁✘,該實驗由德國航空航天中心(DLR)支援並將在近地軌道上的國際空間站(ISS)上進行✘↟。


多細胞球體和培養細胞的水凝膠微孔板


這種定製的水凝膠微孔板(hydrowells)由瓊脂糖(一種多糖)製成✘☁☁☁✘,用於替代塑膠或玻璃培養皿在微重力環境下培養多細胞球體✘↟。多細胞球體是三維的組織模型✘☁☁☁✘,特別適合再生醫學和癌症等研究✘↟。微孔板的孔與孔之間互不連通✘☁☁☁✘,可助力簡單擴散實現物質交換且可為細胞提供生物相容的環境✘↟。細胞懸浮在單獨的微孔中生長✘☁☁☁✘,逐層堆疊形成多細胞球體✘↟。微孔板則可很好地規避多細胞球體生長到不可控尺寸的風險✘↟。


布赫曼分子生命科學研究所參與的太空多細胞球體聚集與生存實驗要求微孔板具有特殊的設計·▩•╃│:漏斗形的入口✘╃、圓柱形的橫截面以及U形/錐形或截去頂部錐形的底部✘↟。這些底部的特殊形狀有利於多細胞球體的形成和長時間的細胞培養✘↟。微孔板是透過陽膜✘☁☁☁✘,即具有凸形的模具翻鑄而成✘↟。微尺度3D列印可以實現超高光學精度✘╃、生成光滑表面✘╃、可使用高效能材料以及支援快速研發✘☁☁☁✘,因此✘☁☁☁✘,此研究中被用來製備凸模✘↟。


漏斗形頂部的微孔板模具


圓柱形截面的微孔板模具

U形底部的微孔板模具


微尺度3D列印裝置和材料


摩方精密微尺度3D印表機microArch® S140具有10μm的超高光學精度✘☁☁☁✘,所製造的零件頂部表面光潔度Ra可以達到0.4~0.9μm✘☁☁☁✘,側面可以達到1.5~2.5μm✘↟。microArch® S140基於面投影微立體光刻技術(PμSL)✘☁☁☁✘,可以實現高的表面光潔度和精度✘☁☁☁✘,優於光學精度約為25~50μm的SLA立體光固化3D列印機✘↟。microArch®  S140 支援多種高效能3D列印材料✘☁☁☁✘,同時也支援工程級的405nm波段光固化樹脂✘↟。


用於製造微孔板模具的材料是摩方精密的HT200樹脂材料✘☁☁☁✘,這種材料可承受溫度高達200°C✘☁☁☁✘,同時兼具高強度和耐用性✘↟。這些優異的效能使模具可以進行高溫高壓蒸汽滅菌✘☁☁☁✘,使微孔板免受細菌汙染✘↟。經過高壓蒸汽滅菌後✘☁☁☁✘,模具並未出現翹曲或分層✘↟。這種具有優異熱學效能和機械效能的3D列印材料確保了最終產品出色的整體性✘↟。



microArch®S140 微尺度3D印表機





摩方精密HT200樹脂材料



使用HT200材料製造的微孔板模具



微孔板模具的特寫




模具的精度✘☁☁☁✘,表面光潔度和高壓蒸汽滅菌


法蘭克福大學布赫曼分子生命科學研究所的終身科學家✘╃、首.席研究員——Francesco Pampaloni博士測試了用來生產微孔板的3D列印模具✘☁☁☁✘,他評價摩方精密微尺度3D列印的模具具有高的精度和表面光潔度✘☁☁☁✘,使用這種模具生產的微孔板可以培養出尺寸一致的多細胞球體✘↟。Pampaloni博士還補充道✘☁☁☁✘,用於製造模具的3D列印材料完全可以承受121℃和2.1bar的高壓蒸汽滅菌條件✘☁☁☁✘,確保了微孔板的無菌環境✘↟。


水凝膠微孔板


有多細胞球體和沒有多細胞球體的微孔板


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有關microArch® S140和PμSL(面投影微立體光刻技術)



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