器官芯片作为一种新颖的体外平台，可以准确地再现体内组织的生理功能，是构建复杂疾病模型和进行临床前新药开发的有力工具。为了获得此类芯片，来自哈佛的研究团队已经利用3D打印技术创造出初个带有集成传感系统的完整心脏芯片模型。今天，在微流控芯片上构造器官原型，不仅可以重现单器官模型，也普及到多器官模型的构建，为生物医学及相关领域的研究提供了支持。
3D生物打印主要是利用细胞、生物激素、生长因子、细胞间质等物质，打印出具有生物功能的人体活组织。该技术的出现，能够帮助科学家们批量构建高仿生的组织器官。作为集研发、服务、销售为一体的高新生物产业方案供应商，安必奇生物关注制造学科与生物学科的交叉领域，通过引入3D打印技术，建立能够模拟心脏、肺、肾、肌肉、舌头、骨髓和肠的微结构和功能的芯片模型。我们的3D打印器官模型服务，确保了在实验室环境下模拟不同疾病的微环境，能够广泛应用于细胞发育机制探究、致病机理研究、药物研发等诸多领域。
图1. 利用3D打印技术构造复杂的生物结构。(Yi, 2017)
器官芯片工程通过控制细胞、细胞外基质（ECM）和其他微环境因素来模拟真实的组织或器官环境，以阐明细胞本质的生理或病理学机制。现有的芯片模型主要是基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流体器件，而传统的软光刻需要繁琐的生产程序，周期长且成本高。如今，3D打印技术可以效率较高地设计并自动打印微米级设备，通过准确地操纵细胞和生物材料，构造复杂的器官或组织。3D打印的普及为器官芯片的应用提供了更多选择，它和微流体技术在器官芯片构建上的结合，能够提供更加复杂的流动通道或腔室，呈现具有3D细胞分布、异质性和组织特异性功能的体内结构。基于微流控技术的复杂性，3D打印异构型生物材料也为生产这些复杂的芯片模型提供了帮助。
目前，3D打印已成为组织工程研究中一项引人注目的手段，能够设计出诸如骨骼、耳软骨、肝脏等生物体元件，构建出具有特定形状和复杂多孔结构的3D支架。活组织构建体的3D打印遵循自下而上的方法，能以空间方式操纵细胞并生成有多种选择性的异质结构。
我们知道，器官芯片工程旨在研制模仿真实器官生理反应的人造活体器官，以通过操纵细胞及其微环境来测试药物，逐步取代传统的动物模型。但器官芯片的制造及数据采集却不是一件容易的事，不仅对制造环境的要求很高，制造过程也十分复杂，费时费力。为此，安必奇生物使用ECM和各种类型的细胞对人造器官进行微制造，力求帮助科研人员构建微型化、多器官的仿生模型，推进芯片技术在生物医药领域的研究进程。我们的平台可以提供3D打印服务应用于器官模型的量化生产，并通过这类新兴的编程方法，简化传统的建模流程，实时修改和定制系统数据。
在器官的3D打印中，根据不同芯片组件的功能和使用目的，打印墨水可以是任何种类的生物相容性材料，包括天然和合成两大类。安必奇生物可以提供的常见的打印材料包括：
随着准确细胞/ECM定位研究的不断发展，3D打印成为了制备复杂生物结构的有力技术。这里，安必奇生物可以提供多种不同的3D打印策略实现器官芯片的构建，包括微挤压法，喷墨法和激光辅助打印法等等。
基于微挤压的系统配备了多个打印头，这些打印头包含用于制备复杂异质结构的不同类型细胞或生物墨水材料。当使用多个打印头时，我们会考虑喷嘴的位置、间距、打印速度、分配力和喷嘴直径。选择的生物墨水须足够粘稠，以维持所研制器官的3D形状。
喷墨印刷法是在预定位置递送受控体积（液滴）的细胞悬浮液，液体通过电加热的喷嘴或压电致动器蒸发成微气泡，以液滴的形式从喷嘴中发射出来。
在激光辅助打印系统中，可以通过激光诱导的正向转移对生物结构进行图案化或直接制备。激光辅助印刷克服了微挤压和喷墨印刷法的某些局限性，例如，激光瞄准本身的准确性，喷射液滴的较高分辨率等等。
立体光刻，是激光辅助打印的另一种形式，能够产生复杂的3D结构，也是功能强大的3D打印技术之一。立体光刻的基本机理是通过激光诱导的光致聚合，在紫外、红外或可见光波长下固化液态光聚合物。在3D模型的3D图案进行光聚合后，通过逐层堆积获得3D结构。
作为高品质的3D打印服务供应企业，安必奇生物可以联合微流控设备及活体构建策略，通过更简便的方式生成具有更复杂异质结构的模型芯片。为了将3D打印技术整合到器官芯片模型中，我们的团队提出了几种不同方案，从材料、打印技术、仪器、个性化或定制以及商业化等方面提升器官模型质量，并根据3D细胞打印技术的近期发展，建立更为可信和效率较高的药物筛选平台。如果您想了解更多关于3D打印器官芯片模型的服务，可以通过热线电话或是E-mail ()与我们联系，安必奇生物的技术人员将在24小时内回复您的各项问题及要求。
参考文献:
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