Gaia Science Pte Ltd及其子公司上海迹亚国际（Gaia China Co., Ltd）作为东南亚、中国在科学与生物技术设备市场的专家正式与美国Yielding Engineering System,Inc. (YES)正式签署合作协议以扩大YES在全球的影响力。 YES（Yield Engineering Systems，Inc.）是半导体先进封装、生命科学和 “摩尔定律” 应用领域的先进工艺设备制造商，工厂设置在加利福尼亚州，弗里蒙特市时间。我们于2020年12月3日宣布已签署与Gaia Science Pte Ltd新加坡有限公司在东南亚和中国大陆销售和维修YES设备合作协议。 该合作伙伴关系始于2020年9月初，此举有望在向该区域那些充满活力的生命科学产业展示YES的单层涂层和等离子清洁等产品的推广和展示起到积极的展示作用。 YES总裁Rezwan Lateef说：“YES看到我们的产品与Gaia在微流控、工程聚合物、基因组学、生物3D打印、DNA诊断和寡核苷酸研究领域的专业知识之间产生了巨大的协同作用。这种协同作用再加上我们两家公司在半导体领域的经验，使我们对这项新的合作业务寄予了厚望。” 迹亚国际集团 （Gaia）董事总经理翁莉娟女士说： “ YES产品在世界领先的生命科学公司中广受好评，我们希望加强与该地区的这些客户的联系。我们认为我们两家公司的产品组合非常适合YES产品的有效推广。凭借我司对生命科学和物理科学市场的广泛覆盖，我们有能力大力推广YES的产品，并对生物技术领域和半导体行业领域起到杠杆推动效应，”  关于YESYES（Yield Engineering Systems，Inc.）是用于转换表面、材料和界面的高科技、高性价比设备的领先先进制造商。该公司的产品线包括真空固化炉、化学气相沉积（CVD）系统和等离子蚀刻工具，这些工具可用于半导体晶片、半导体和MEMS器件、生物传感器和医疗基材的精确表面改性和薄膜涂层。有了YES，从初创公司到《财富》 100强公司的客户都可以在广泛的市场中创建和批量生产产品，包括高级封装、MEMS、增强现实/虚拟现实和生命科学领域。YES总部位于加利福尼亚州，弗里蒙特市，目前在全球的业务不断快速增长。欲了解更多信息，请联系我们。 

    从坚硬的骨骼到柔软的脂肪，从微细的毛细血管到整个大脑，我们的细胞形成多种组织类型的能力是组织工程学中最引人入胜最具挑战性的方面。为了重现人体的复杂性，组织工程师将不得不利用各种3D生物打印技术来替代当前的“一刀切”解决方案。这篇文章解释了CELLINK提供的两种台式三维（3D）生物打印解决方案的优缺点-挤出型生物打印机BIO X™和INKREDIBLE™，以及轻型DLP光固化生物3D打印机Lumen X™（由Volumetric技术驱动），特别是比较每种材料的力学、分辨率、几何形状和材料兼容性。 打印机制    两种生物打印技术均始于计算机辅助设计（CAD）文件，该文件被切成离散的水平层，然后由打印机进行构建和堆叠以生成3D构造。不同之处在于每种方法如何处理这些层次。对于基于压力挤出式的生物打印，更常见的技术是将糊剂或液体装入安装在龙门架或机械臂上的墨盒中，该墨盒沿打印床或表面上方的笛卡尔坐标移动，从而在其上进行打印。机械力通常是气压或电机驱动的活塞，将材料推过喷嘴以形成细丝。通过在表面上拖动细丝，龙门架跟踪第一层的轮廓。然后按照用户的要求，门架继续以填充图案逐层沉积细丝，以建立孔隙率和机械强度，直到完成打印为止。    基于数字光处理的立体平版印刷术（基于DLP的SLA）也是逐层过程，但是代替通过喷嘴挤出材料，照明源与电影放映机不同，它使用静止图像处理每一层。将此图像投影到光敏液体的浴液或液滴中会刺激化学反应，从而导致液体仅在照明时固化或固化。将这些固化层堆叠在构建平台上可产生打印对象。 解析度    在讨论打印技术时，通常将分辨率或最小的理论上可打印的细节进行比较，这由许多因素（例如材料和几何形状）决定，而这些因素不在本文的讨论范围之内。我们的比较集中于沿X和Y轴的平面分辨率。在基于挤出的生物打印中，喷嘴的直径决定了可以挤出的长丝的直径。在基于DLP的SLA中，投影像素的大小定义了可以固化的最小光点。该光点通常小于大多数挤出喷嘴直径，并且化学反应更加一致，从而使基于DLP的SLA印刷技术能够以比挤出生物印刷更高的分辨率产生更小，更复杂的物体。细丝离开挤压式生物打印机的喷嘴后，除了重力和摩擦力之外，没有任何东西可以控制细丝的放置和散布方式，从而导致沿细丝边界的某些变化。即使使用与基于DLP的投影机的最小光点大小相同的灯丝，在这种可变分布的情况下，挤出的印刷品看起来也会比SLA印刷的结构粗糙。 微流体应用    由于挤出的印刷品基本上是圆柱状的堆积物，例如舱室原木，因此长丝之间的接触面积很小。当这些堆叠的圆柱体本身以类似于血管的管状形式布置时，小的接触面积使得难以确保该管是水密的并且足够坚固以承受流经其的流体的压力。另一方面，基于DLP的SLA则将印刷材料的薄片夹在中间，基本上从一边到另一边都是粘在一起的，从而产生明显更坚固，不透水的结构。基于DLP的SLA具有更坚固的管子和更光滑的侧面，非常适合生物打印芯片实验室微流体设备，尤其是那些具有复杂网络的设备或需要在显微镜下成像且无畸变的设备。基于DLP的SLA在打印复杂的负面特征（如网络）时的优势也有助于其打印复杂的正面特征（如网格）的能力。 控制孔隙率    组织工程支架需要在各个维度上均具有特定的孔隙率和形状，以匹配天然组织并允许细胞存活，但是挤出生物打印机仅在填充线之间的负空间内即可形成孔隙率。如图1所示，使用挤压打印机打印立方体时，用户可以选择一定百分比的六边形填充物，然后机器将在立方体内打印垂直对齐的六边形。图1. 立方体的挤压3D打印。 A）立方体的CAD模型，B）显示周长（黄色）和填充（红色）路径的切片图像，C）挤压的立方体。     挤出切片机着眼于对象的外部边界时，基于DLP的SLA切片机以100％填充的方式在单个图像中捕获层的整个平面，因此必须在原始模型中创建所需的任何孔隙率。 尽管这可能会带来前期的复杂性，但许多CAD套件仍可以将格子图案应用于对象，例如图2中的立方体。图2. 基于DLP的多维数据集的3D打印。 A）具有螺旋状结构的立方体的CAD模型，B）将被投影到感光材料上的切片的图像，C）印刷的螺旋状立方体（右）。     组织（如骨骼）在三个维度上具有孔隙和几何形状，因此能够生成并打印重复的晶格或随机3D结构将产生更好地模仿生理组织的支架。基于逐丝挤出的方法具有固有的易碎性，使得像图2中的结构那样几乎不可能打印网格。另外，在挤压结构中，孔隙是垂直存在的，而水平孔隙则出现在层之间，因此是有限的或不存在的。考虑到每种技术的不同优势，用户必须为其设计考虑最适合的生物打印方法。虽然挤压提供了简化的设计和打印过程，使其非常适合于访问CAD软件受限或刚刚起步的实验室，但基于光的生物打印技术目前是再现人体最小，最复杂结构的最佳选择。但是形状和大小只是组织工程难题的一部分。 选择材料    如果器官由一种材料和一种细胞类型组成，则生物打印器官将容易得多，但是适当地重建器官意味着捕获不同细胞类型的空间排列。挤压打印机可以在龙门架上排列任意数量的墨盒，从而可以逐个细丝地排列材料和细胞，从而精确地模拟体内环境。相比之下，基于DLP的SLA浴通常是一种材料和一种细胞类型。已经进行了多种尝试来执行多材料SLA打印，其中材料或单元类型的布置无关紧要；然而，这些尝试通常涉及缓慢，重复的清洁步骤，并且存在洗涤液之间或从一种材料到另一种材料之间交叉污染的风险。挤出不仅可以进行多种材料的生物印刷，而且还可以使用多种材料进行印刷。    将流体推入药筒的简便性，使组织工程师在挤出液化然后固化的材料之前和之后都具有创造力和灵活性。挤压材料的几乎无限可能解释了BIO X可用的打印头的多样性，使研究人员可以在单张打印中组合多种材料和单元类型。顾名思义，基于光的生物打印技术（例如在Lumen X中发现的基于DLP的SLA）使用感光材料和光源来促进固化。感光材料还必须具有足够低的粘度，以便在打印过程中构建平台移入和移出液体时，液滴可以流入液滴。    从力学、分辨率、几何形状和材料选择的角度来看，基于挤压的SLA生物打印机和基于DLP的SLA生物打印机之间存在许多差异。但是每种方法的优点使它们在许多研究环境中具有完美的互补性。挤出技术可以从多种生物墨水调色板中进行多种材料的打印，并提供简化的模型设计，而基于DLP的SLA则可以在高分辨率下实现显着的几何复杂性，并且根据所使用的材料，可以实现完美的清晰度。研究人员还可以在一个实验中结合这两种技术。例如，通过将混合的细胞从BIO X挤出到在Lumen X上印刷的微流体芯片中。无论您选择在工作流程中添加一个还是两个，您都会发现CELLINK提供了可靠的，通用的生物打印解决方案。

MIC-100是仪种非常独特的系统，通过将测量工具集中在植物叶片的光合作用能力上来高速测量光合 作用速率。该系统最适合收集多种样品的大量比较数据，完成测量后，数据（CO2，温度，湿度，光合速率的计算）以Excel格式存储在SD卡上。 并通过使用SD卡，可以在任何个人计算机上自由分析或编辑该数据。 这样收集的数据可以自由交换。MIC-100已经获得中国认证专利，如下：

1984年对于科学而言标志性的一年。苹果和戴尔等技术巨头推出了新计算机。Steen Malte Willadsen的成功核移植克隆绵羊。查尔斯·赫尔（Charles Hull）开发了第一种用于逐层印刷树脂的立体光刻方法。那也就是3D生物打印诞生的一年。 生物打印的早期突破在90年代，3D打印开始包括基于水凝胶的材料的打印。 1996年，Gabor Forgacs博士开始在三维结构的空间支架上进行细胞生长实验。到了千年之交，安东尼·阿塔拉（Anthony Atala）教授和他的团队成功地培育出了世界上第一个人造膀胱，并将其移植到了孩子体内。这种合成器官是在胶原蛋白结构上产生的，并植入了患者自己的膀胱组织细胞。病人仍然活着并且健康。 在2003年，Thomas Boland修改了办公室喷墨打印机，使其可以打印生物材料。几年后的2009年，同一位使用空间支架来培养细胞的Forgacs博士创建了3D生物打印机，该3D生物打印机无需使用结构即可打印活细胞。 Organovo的生物打印机打乱了整个行业，因为无需事先使用细胞支架即可直接打印血管等新型组织。这在组织工程领域带来了更多的生物打印突破，并重新利用了更多的活体材料，例如皮肤，软骨，肝和血管组织以及心脏瓣膜。 新的生物印刷机促进创新在2015年，CELLINK凭借其突破性的通用生物墨水来撼动整个行业，这是市场上第一个商业化的墨水。此外，CELLINK将自己的颠覆性产品与首款价格合理，高质量的设计生物打印机INKREDIBLE相匹配。紧随其后的是，基于气动的生物挤压生物印刷机还利用其他3D打印技术，例如光印刷，立体平版印刷（SLA），激光印刷和全息印刷，为更多种类的生物印刷开辟了道路。 生物打印方面的最新突破继续扩大了生物打印应用的范围。英国成功地培养出用人类细胞打印的眼角膜。以色列也用人类细胞长出了由冠状血管和小室（例如心房和心室）组成的小规模人类心脏。波兰是世界上第一个带有血管的仿生胰腺的发源地。虽然生物打印的组织不是完整的胰腺，但它包含的某些功能完全由胰岛组成，胰岛是器官自身内产生胰岛素和胰高血糖素的小结构。这是糖尿病患者治疗的一大进步，因为患者无法产生自己的胰岛素，只能依靠注射治疗。目前这种3D打印的胰岛正在猪上做测试。 芯片和太空生物打印还有一种叫做芯片器官（OOC）的东西。它看起来听起来很奇怪。该技术由一个带有微孔的小板组成，这些微孔通过微凹槽或通道连接。更科学的描述是3D微流细胞培养。微流体学是一个在很小的范围内研究流体行为和操纵的领域，通常从微升（10-6）到微微升（10-12）。平台上的每个小井都包含组织细胞。非常细小的器官碎片，例如心脏，肝，肺，肾的一部分。连接它们的培养基通道充满了凝胶并携带细胞。该集合旨在模仿可以在其上测试药物的器官系统或基本生命系统。 如今，科学家们还进入了更为未知的领域，即在国际空间站上的移动微型实验室中在太空中打印器官。为什么要在这么远的地方？空间的失重为人体细胞的三维生长提供了独特的培养条件。在地球上，结构正在逐层打印。在微重力下，无论是在地球上还是在太空中进行测试，细胞都显示出以不受限制的方式在空间上生长以形成复杂结构的能力。人类干细胞正在生长，以分化为身体和软骨组织，以及其他器官组织。在一个为期一个月的国际空间站项目中，科学家们还希望完成类器官的印刷，即较小，较不复杂的器官的试管版本。 生物打印的故事不是线性的。 1984年是该领域发展的开始，并且在每个问题上将继续在几个分支中展开分歧，每个分支都有其有希望的创新应用。这是最后的边界吗？让我们打印未来吧。

2D培养和3D生物打印类肿瘤的药物反应对比 摘要三维生物打印在癌症研究中受到了广泛的关注，其中迫切需要预测性和代表性肿瘤模型。这项研究调查了2D细胞培养和3D生物打印的肿瘤模型在评估乳腺癌和胰腺癌的侵袭性形式中的药效的用途。用顺铂和吉非替尼治疗2D和3D肿瘤模型，并比较细胞形态和细胞毒性的变化。顺铂和吉非替尼具有不重叠的作用 机制，分别干扰DNA修复机制和表皮生长因子受体（EGFR）信号传导。我们的发现验证了生物印制的类瘤是评估药物功效的可靠模型，并显示3D模型可实现相关的细胞形态和迁移模式，以及对抗癌药物的独特反应，而这些反应不同于传统的2D细胞培养系统。介绍在癌症生物学中，肿瘤微环境（TME）是肿瘤细胞与免疫系统之间的关键战区。TME是一整套细胞外基质（ECM），免疫细胞，信号分子，血管和成纤维细胞，可包裹肿瘤并影响癌症进展。TME的成分通过分 泌影响肿瘤行为各个方面的小信号分子而相互作用，这些分子包括细胞增殖，侵袭，转移和抗癌治疗的 耐药性（Bremnes，2011年）。 因此，重建TME对抗癌研究至关重要，但主要的挫折是无法开发用于高通 量药物评估的预测性3D肿瘤模型。 3D肿瘤模型应概述肿瘤基质中的细胞间相互作用，并克服2D细胞培养 系统的局限性。 在这里，3D生物打印为预测体内结果，对TME建模和评估药物反应提供了一种有前途的解决方案。转移和化学耐药性威胁着癌症患者的生存。在癌症管理领域已显示出希望的一种治疗方式是化学疗法， 其使用小的抗癌分子攻击特定的生长途径并杀死癌细胞。此类分子中有顺铂（CIS）和吉非替尼（GEF） ，这是FDA批准的分别靶向DNA和EGFR途径的抗癌药物。简而言之，CIS通过抑制细胞分裂和mRNA的产生而导致凋亡，而GEF则干扰了癌细胞中EGFR信号的上调。有趣的是，虽然CIS和GEF都已用于治疗胰腺癌和乳 腺癌的致死形式，但它们在体外也与假阴性或假阳性预测相关联，表明它们在2D和3D中对细胞的影响不同（雷诺兹，2017）。为了进一步解决这一差异，我们比较了CIS和GEF对使用2种乳腺癌（MCF7，MDA MB 231）和2种胰腺癌（BxPC3，Panc-1）细胞系的2D单层和3D生物打印类瘤的影响。材料和方法细胞准备从美国典型培养物保藏中心（ATCC）购买了两种胰腺癌细胞系（BxPC3，Panc-1）和两种乳腺癌细胞系 （MCF7，MDA MB 231）。 按照供应商的协议培养所有细胞系，每3至4天传代一次。 BxPC3细胞在带有L-谷氨 酰胺（Corning，参考号10-040-CV）的RPMI培养基中生长。 Panc-1细胞在含4.5g/L葡萄糖，L-谷氨酰胺和丙 酮酸钠（Corning，参考号10-013-CV）的DMEM中生长。MCF7细胞在EMEM（BD，Ref＃670086）中培养； MDA和MDAMB 231细胞在不含L-谷氨酰胺（Corning，参考号10-045-CV）的无碳酸氢盐的Leibovitz L-15培养 基中生长。所有培养基均补充有10％FBS（Gibco，目录号16000044）和1％青霉素链霉素（Gibco，参考 号1509-70-063）。生物墨水的制备和生物印刷根据CELLINK规程准备了3mg/mL的Coll1（CELLINK，Ref＃IK4000002001）和5％GelMA（CELLINK，Ref＃ IK3051020303）进行生物打印。将总共3 mL的Coll1或GelMA与5x106细胞/100μL培养基混合（10：1），并分别装入透明和琥珀色墨盒（CELLINK，Ref＃CSO010311502），以?3kPa进行液滴打印。设置为8°C的温度控 制打印头（TCPH，SKU＃000000020346）和气动打印头分别用于在8°C打印床上生物打印Coll1和 GelMA液 滴。使用BIOX（CELLINK，SKU＃000000022222）上的液滴打印功能，将每种生物墨水打印在未经处理的96孔 板（Thermo Fisher Scientific，目录号267427）中。 印刷后，将Coll 1液滴在37°C下热交联20分钟，然 后将GelMA液滴在365nm下进行UV交联6秒钟。将100μL培养基添加到每个孔中，并每2至3天刷新一次。2D单层培养为了进行2D比较，将每种细胞系接种到经过处理的96孔板中（ThermoFisher Scientific，Cat＃167425）。 培养48小时后， 针对每种细胞类型优化了细胞接种密度，以达到90％融合。 Panc-1细胞以1.2 x 104细胞/ 孔接种，BxPC3细胞以1.7 x 104细胞/孔接种，MCF7细胞以2.0 x 104细胞/孔接种，MDA MB 231细胞以2.0 x 104细胞/孔接种好。药物治疗与分析用不同浓度的吉非替尼（LC Laboratories，＃G-4408）或顺铂（Cayman Chemical Company）分别将生物打 印的类瘤和2D单层膜分别处理96小时和48小时。使用MTS分析（Sigma-Aldrich）和LIVE/DEAD染色试剂盒 （Invitrogen）评估2D和3D条件下的细胞活力。 所有测定均按照制造商的说明进行。 使用EVOS Auto 2荧光 显微镜（Thermo Fisher Scientific）采集图像。统计分析使用GraphPad Prism 8.2.1进行统计分析。 所有数据均表示为六联体进行的两个实验的平均值±SEM。 使用 单向方差分析（ANOVA）分析治疗条件的差异，并认为p值显着。 图 1. 在第11天，生物打印的类瘤的相衬度和LIVE / DEAD图像。优化了Calcein-PI分析以进行3D培养，并用于说明高浓度顺铂或吉 非替尼的细胞死亡。 该测定法的益处显示了抗肿瘤药对所有4种细胞系的强大作用，并描绘了每种细胞类型和ECM的细胞形态变化。 比例尺= 1000 μm或650 μm。 绿色=活着，红色=死了。结果和讨论生物打印类瘤中的球体形成和细胞形态肿瘤会根据细胞类型和培养条件适应不同的形态（Nath，2016年）。 在GelMA和Coll 1中培养7天后，癌细 胞已经聚集形成各种形态的球体。 如图1所示，MDA MB 231细胞形成同心的星状网络，MCF7细胞形成圆形 的球体，BxPC3细胞形成葡萄状的椭圆体，而Panc-1细胞形成质量球体。 由于孔隙度，刚度和组成的差 异，将GelMA和Coll 1用作肿瘤支架也会影响球体的形成。 有趣的是，在2D培养物中生长的癌细胞缺乏所 描述的形态，可能是因为它们缺乏支持细胞间相互作用，紧密连接以及营养和氧气梯度的ECM（数据未显 示）。缺氧3D模型中缺氧是药物反应的另一个变量，对于3D模型和体内组织而言是唯一的。 Warburg效应将缺氧描述为癌细胞 的生存模式，在该模式中，缺氧从产生氧气和ATP转变为上调EGFR和AKT信号转导，从而促进增殖。 此开关 增加了3D模型中的毒性，酸性和废物堆积，从而创建了3环低氧梯度。 低氧梯度如图1所示，其中朝向球体 中心的细胞似乎是死的（红色），而边缘周围的细胞是可行的（绿色）。 由于废物堆积和缺氧，最外面的 环是一层增殖细胞，中间的环是一层活细胞，而最里面的环是坏死细胞的核心（Nath，2016年）。顺铂在2D和3D中的功效在第2天和第7天分别将低剂量至高剂量的CIS添加到2D单层和3D生物打印的类瘤中。 2D单层治疗持续48小 时，3D生物打印类瘤持续96小时。 MTS分析揭示了所有细胞系以及3D乳腺癌类肿瘤在2D单层中的剂量依赖 性细胞毒性（图2A）。 有趣的是，BxPC3和Panc-1细胞系在3D中显示的IC50高于2D。 换句话说，两种胰腺 癌细胞系在3D生物打印的类瘤中均不受CIS影响。 在这里，一种解释是胰腺癌细胞显示出对增加的CIS浓度 有抗性（Wang，2016； Kelland，2007； Sangster-Guity，2011）。 响应药物治疗，胰腺癌细胞可能已 经诱导了它们的生存途径，上调了衰老，DNA损伤反应信号和跨病变DNA的合成（Gomes，2019）。吉非替尼在2D和3D中的功效EGFR癌蛋白通常在乳腺癌和胰腺癌细胞系中过表达。 因此，药物对EGFR途径的抑制作用可导致细胞周期停滞，衰老或凋亡（Jacobi，2017）。 如图2B所示，吉非替尼在3D和2D中显着降低了细胞活力。 对于所有 细胞类型，3D Coll 1和GelMA的IC50均低于2D培养物的IC50，这表明GEF在3D生物打印类瘤中的死亡比2D培 养物中的死亡更多。2D细胞培养系统的局限性二维细胞培养系统无法模仿体内肿瘤的固有特性，包括天然屏障，低氧梯度和减缓药物扩散的紧密细胞间 连接。 此外，它们缺乏支持3D生长和癌蛋白上调的组织特异性环境和ECM（Reynolds，2017）。 再次查看 图2A，表明3D中的胰腺癌细胞比2D单层中生长的相同癌细胞对CIS的抵抗力更高。 在这里很明显，仅进 行2D研究对于体内胰腺癌的治疗会产生误导和不准确的预测。 图 2. 顺铂（A）或吉非替尼（B）处理的乳腺癌细胞和胰腺癌细胞的剂量反应曲线。 使用代谢MTS测定法，相对于未处理的对照，确 定细胞活力。 数据读取为6次重复的平均值±SEM。结论*使用CELLINK GelMA和Coll 1作为类瘤的支架，可为球体形成和药物扩散提供稳定的TME。*用GelMA和Coll 1制成的构建体的不同杀伤曲线模式表明，ECM在药物反应中起关键作用。将来需要进行研究以确定哪种支架适合特定的肿瘤模型。*我们的发现表明，在2D和3D肿瘤模型中，对顺铂和吉非替尼治疗的剂量依赖性和细胞特异性反应。在3D模式下，乳腺癌和胰腺癌细胞系对GEF治疗的敏感性要高于2D模式。同样，乳腺癌细胞系 在3D中比2D对CIS治疗更敏感，但胰腺细胞系显示相反的作用，表明3D模型中耐药性水平升高。*生物打印的类瘤是用于药物筛选的相关3D模型，可用于减少假阴性和假阳性预测的情况。未来的研究 可以使用BIO X扩大类瘤的生产，以进行高通量药物测试。 参考文献1. Bremnes, R. M., D?nnem, T., Al-Saad, S., et al. The role of tumor stroma in cancer progression and prognosis: Emphasis on carcinoma-associated fibroblasts and non-small cell lung cancer. Journal of Thoracic Oncology. 2011; 6(1): 209-211. DOI:10.1097/JTO.0b013e3181f8a1bd.2. Gomes, L. R., Rocha, C. R. R., Martins, D. J., et al. ATR mediates cisplatin resistance in 3D-cultured breast cancer cells via translesion DNA synthesis modulation. Cell Death and Disease. 2019; 10(6): 459. DOI: 10.1038/s41419-019-1689-8.3. Jacobi, N., Seeboeck, R., Hofmann, E., et al. Organotypic three-dimensional cancer cell cultures mirror drug responses in vivo:Lessons learned from the inhibition of EGFR signaling. Oncotarget. 2017; 8(64): 107423-107440. DOI: 10.18632/oncotarget.22475.4. Kelland, L. The resurgence of platinum-based cancer chemotherapy. Nature Reviews Cancer. 2007; 7: 573–584. DOI: 10.1038/nrc2167.5. Nath, S., and Devi, G. R. Three-dimensional culture systems in cancer research: Focus on tumor spheroid model. Pharmacology and Therapeutics. 2016; 163: 94–108. DOI：10.1016/j.pharmthera.2016.03.013.6. Reynolds, D. S., Tevis, K. M., Blessing, W. A., et al. Breast cancer spheroids reveal a differential cancer stem cell response to chemotherapeutic treatment. Scientific Reports. 2017; 7(1): 10382. DOI: 10.1038/s41598-017-10863-4.7. Sangster-Guity, N., Conrad, B. H., Papadopoulos, N., et al. ATR mediates cisplatin resistance in a p53 genotype-specific manner. Oncogene. 2011; 30(22): 2526–2533. DOI: 10.1038/onc.2010.624.8. Wang, S., Xie, J., Li, J., et al. Cisplatin suppresses the growth and proliferation of breast and cervical cancer cell lines by inhibiting integrin β5-mediated glycolysis. American Journal of Cancer Research. 2016; 6(5): 1108–1117. PMID: 27294003. 

摘要三维生物打印在癌症研究中受到了广泛的关注，其中迫切需要预测性和代表性肿瘤模型。这项研究调查 了2D细胞培养和3D生物打印的肿瘤模型在评估乳腺癌和胰腺癌的侵袭性形式中的药效的用途。用顺铂和 吉非替尼治疗2D和3D肿瘤模型，并比较细胞形态和细胞毒性的变化。顺铂和吉非替尼具有不重叠的作用 机制，分别干扰DNA修复机制和表皮生长因子受体（EGFR）信号传导。我们的发现验证了生物印制的类瘤是评估药物功效的可靠模型，并显示3D模型可实现相关的细胞形态和迁移模式，以及对抗癌药物的独特 反应，而这些反应不同于传统的2D细胞培养系统。介绍在癌症生物学中，肿瘤微环境（TME）是肿瘤细胞与免疫系统之间的关键战区。TME是一整套细胞外基 质（ECM），免疫细胞，信号分子，血管和成纤维细胞，可包裹肿瘤并影响癌症进展。TME的成分通过分 泌影响肿瘤行为各个方面的小信号分子而相互作用，这些分子包括细胞增殖，侵袭，转移和抗癌治疗的 耐药性（Bremnes，2011年）。 因此，重建TME对抗癌研究至关重要，但主要的挫折是无法开发用于高通 量药物评估的预测性3D肿瘤模型。 3D肿瘤模型应概述肿瘤基质中的细胞间相互作用，并克服2D细胞培养 系统的局限性。 在这里，3D生物打印为预测体内结果，对TME建模和评估药物反应提供了一种有前途的 解决方案。转移和化学耐药性威胁着癌症患者的生存。在癌症管理领域已显示出希望的一种治疗方式是化学疗法， 其使用小的抗癌分子攻击特定的生长途径并杀死癌细胞。此类分子中有顺铂（CIS）和吉非替尼（GEF） ，这是FDA批准的分别靶向DNA和EGFR途径的抗癌药物。简而言之，CIS通过抑制细胞分裂和mRNA的产生而导致凋亡，而GEF则干扰了癌细胞中EGFR信号的上调。有趣的是，虽然CIS和GEF都已用于治疗胰腺癌和乳 腺癌的致死形式，但它们在体外也与假阴性或假阳性预测相关联，表明它们在2D和3D中对细胞的影响不 同（雷诺兹，2017）。为了进一步解决这一差异，我们比较了CIS和GEF对使用2种乳腺癌（MCF7，MDA MB 231）和2种胰腺癌（BxPC3，Panc-1）细胞系的2D单层和3D生物打印类瘤的影响。材料和方法细胞准备从美国典型培养物保藏中心（ATCC）购买了两种胰腺癌细胞系（BxPC3，Panc-1）和两种乳腺癌细胞系 （MCF7，MDA MB 231）。 按照供应商的协议培养所有细胞系，每3至4天传代一次。 BxPC3细胞在带有L-谷氨 酰胺（Corning，参考号10-040-CV）的RPMI培养基中生长。 Panc-1细胞在含4.5g/L葡萄糖，L-谷氨酰胺和丙 酮酸钠（Corning，参考号10-013-CV）的DMEM中生长。MCF7细胞在EMEM（BD，Ref＃670086）中培养； MDA和MDAMB 231细胞在不含L-谷氨酰胺（Corning，参考号10-045-CV）的无碳酸氢盐的Leibovitz L-15培养 基中生长。所有培养基均补充有10％FBS（Gibco，目录号16000044）和1％青霉素链霉素（Gibco，参考 号1509-70-063）。生物墨水的制备和生物印刷根据CELLINK规程准备了3mg/mL的Coll1（CELLINK，Ref＃IK4000002001）和5％GelMA（CELLINK，Ref＃ IK3051020303）进行生物打印。将总共3 mL的Coll1或GelMA与5x106细胞/100μL培养基混合（10：1），并分 别装入透明和琥珀色墨盒（CELLINK，Ref＃CSO010311502），以?3kPa进行液滴打印。设置为8°C的温度控 制打印头（TCPH，SKU＃000000020346）和气动打印头分别用于在8°C打印床上生物打印Coll1和 GelMA液 滴。使用BIOX（CELLINK，SKU＃000000022222）上的液滴打印功能，将每种生物墨水打印在未经处理的96孔 板（Thermo Fisher Scientific，目录号267427）中。 印刷后，将Coll 1液滴在37°C下热交联20分钟，然 后将GelMA液滴在365nm下进行UV交联6秒钟。将100μL培养基添加到每个孔中，并每2至3天刷新一次。2D单层培养为了进行2D比较，将每种细胞系接种到经过处理的96孔板中（ThermoFisher Scientific，Cat＃167425）。 培养48小时后， 针对每种细胞类型优化了细胞接种密度，以达到90％融合。 Panc-1细胞以1.2 x 104细胞/ 孔接种，BxPC3细胞以1.7 x 104细胞/孔接种，MCF7细胞以2.0 x 104细胞/孔接种，MDA MB 231细胞以2.0 x 104细胞/孔接种好。药物治疗与分析用不同浓度的吉非替尼（LC Laboratories，＃G-4408）或顺铂（Cayman Chemical Company）分别将生物打 印的类瘤和2D单层膜分别处理96小时和48小时。使用MTS分析（Sigma-Aldrich）和LIVE/DEAD染色试剂盒 （Invitrogen）评估2D和3D条件下的细胞活力。 所有测定均按照制造商的说明进行。 使用EVOS Auto 2荧光 显微镜（Thermo Fisher Scientific）采集图像。统计分析使用GraphPad Prism 8.2.1进行统计分析。 所有数据均表示为六联体进行的两个实验的平均值±SEM。 使用 单向方差分析（ANOVA）分析治疗条件的差异，并认为p值图 1. 在第11天，生物打印的类瘤的相衬度和LIVE / DEAD图像。优化了Calcein-PI分析以进行3D培养，并用于说明高浓度顺铂或吉 非替尼的细胞死亡。 该测定法的益处显示了抗肿瘤药对所有4种细胞系的强大作用，并描绘了每种细胞类型和ECM的细胞形态变化。 比例尺= 1000 μm或650 μm。 绿色=活着，红色=死了。结果和讨论生物打印类瘤中的球体形成和细胞形态 肿瘤会根据细胞类型和培养条件适应不同的形态（Nath，2016年）。 在GelMA和Coll 1中培养7天后，癌细 胞已经聚集形成各种形态的球体。 如图1所示，MDA MB 231细胞形成同心的星状网络，MCF7细胞形成圆形 的球体，BxPC3细胞形成葡萄状的椭圆体，而Panc-1细胞形成质量球体。 由于孔隙度，刚度和组成的差 异，将GelMA和Coll 1用作肿瘤支架也会影响球体的形成。 有趣的是，在2D培养物中生长的癌细胞缺乏所 描述的形态，可能是因为它们缺乏支持细胞间相互作用，紧密连接以及营养和氧气梯度的ECM（数据未显 示）。缺氧3D模型中缺氧是药物反应的另一个变量，对于3D模型和体内组织而言是唯一的。 Warburg效应将缺氧描述为癌细胞 的生存模式，在该模式中，缺氧从产生氧气和ATP转变为上调EGFR和AKT信号转导，从而促进增殖。 此开关 增加了3D模型中的毒性，酸性和废物堆积，从而创建了3环低氧梯度。 低氧梯度如图1所示，其中朝向球体 中心的细胞似乎是死的（红色），而边缘周围的细胞是可行的（绿色）。 由于废物堆积和缺氧，最外面的 环是一层增殖细胞，中间的环是一层活细胞，而最里面的环是坏死细胞的核心（Nath，2016年）。顺铂在2D和3D中的功效 在第2天和第7天分别将低剂量至高剂量的CIS添加到2D单层和3D生物打印的类瘤中。 2D单层治疗持续48小 时，3D生物打印类瘤持续96小时。 MTS分析揭示了所有细胞系以及3D乳腺癌类肿瘤在2D单层中的剂量依赖 性细胞毒性（图2A）。 有趣的是，BxPC3和Panc-1细胞系在3D中显示的IC50高于2D。 换句话说，两种胰腺 癌细胞系在3D生物打印的类瘤中均不受CIS影响。 在这里，一种解释是胰腺癌细胞显示出对增加的CIS浓度 有抗性（Wang，2016； Kelland，2007； Sangster-Guity，2011）。 响应药物治疗，胰腺癌细胞可能已 经诱导了它们的生存途径，上调了衰老，DNA损伤反应信号和跨病变DNA的合成（Gomes，2019）。吉非替尼在2D和3D中的功效EGFR癌蛋白通常在乳腺癌和胰腺癌细胞系中过表达。 因此，药物对EGFR途径的抑制作用可导致细胞周期停滞，衰老或凋亡（Jacobi，2017）。 如图2B所示，吉非替尼在3D和2D中显着降低了细胞活力。 对于所有 细胞类型，3D Coll 1和GelMA的IC50均低于2D培养物的IC50，这表明GEF在3D生物打印类瘤中的死亡比2D培 养物中的死亡更多。2D细胞培养系统的局限性 二维细胞培养系统无法模仿体内肿瘤的固有特性，包括天然屏障，低氧梯度和减缓药物扩散的紧密细胞间 连接。 此外，它们缺乏支持3D生长和癌蛋白上调的组织特异性环境和ECM（Reynolds，2017）。 再次查看 图2A，表明3D中的胰腺癌细胞比2D单层中生长的相同癌细胞对CIS的抵抗力更高。 在这里很明显，仅进 行2D研究对于体内胰腺癌的治疗会产生误导和不准确的预测。图 2. 顺铂（A）或吉非替尼（B）处理的乳腺癌细胞和胰腺癌细胞的剂量反应曲线。 使用代谢MTS测定法，相对于未处理的对照，确 定细胞活力。 数据读取为6次重复的平均值±SEM。结论*使用CELLINK GelMA和Coll 1作为类瘤的支架，可为球体形成和药物扩散提供稳定的TME。*用GelMA和Coll 1制成的构建体的不同杀伤曲线模式表明，ECM在药物反应中起关键作用。将来需要进行研究以确定哪种支架适合特定的肿瘤模型。*我们的发现表明，在2D和3D肿瘤模型中，对顺铂和吉非替尼治疗的剂量依赖性和细胞特异性反应。在3D模式下，乳腺癌和胰腺癌细胞系对GEF治疗的敏感性要高于2D模式。同样，乳腺癌细胞系 在3D中比2D对CIS治疗更敏感，但胰腺细胞系显示相反的作用，表明3D模型中耐药性水平升高。*生物打印的类瘤是用于药物筛选的相关3D模型，可用于减少假阴性和假阳性预测的情况。未来的研究 可以使用BIO X扩大类瘤的生产，以进行高通量药物测试。参考文献1. Bremnes, R. M., D?nnem, T., Al-Saad, S., et al. The role of tumor stroma in cancer progression and prognosis: Emphasis on carcinoma-associated fibroblasts and non-small cell lung cancer. Journal of Thoracic Oncology. 2011; 6(1): 209-211. DOI:10.1097/JTO.0b013e3181f8a1bd.2. Gomes, L. R., Rocha, C. R. R., Martins, D. J., et al. ATR mediates cisplatin resistance in 3D-cultured breast cancer cells via translesion DNA synthesis modulation. Cell Death and Disease. 2019; 10(6): 459. DOI: 10.1038/s41419-019-1689-8.3. Jacobi, N., Seeboeck, R., Hofmann, E., et al. Organotypic three-dimensional cancer cell cultures mirror drug responses in vivo:Lessons learned from the inhibition of EGFR signaling. Oncotarget. 2017; 8(64): 107423-107440. DOI: 10.18632/oncotarget.22475.4. Kelland, L. The resurgence of platinum-based cancer chemotherapy. Nature Reviews Cancer. 2007; 7: 573–584. DOI: 10.1038/nrc2167.5. Nath, S., and Devi, G. R. Three-dimensional culture systems in cancer research: Focus on tumor spheroid model. Pharmacology and Therapeutics. 2016; 163: 94–108. DOI：10.1016/j.pharmthera.2016.03.013.6. Reynolds, D. S., Tevis, K. M., Blessing, W. A., et al. Breast cancer spheroids reveal a differential cancer stem cell response to chemotherapeutic treatment. Scientific Reports. 2017; 7(1): 10382. DOI: 10.1038/s41598-017-10863-4.7. Sangster-Guity, N., Conrad, B. H., Papadopoulos, N., et al. ATR mediates cisplatin resistance in a p53 genotype-specific manner. Oncogene. 2011; 30(22): 2526–2533. DOI: 10.1038/onc.2010.624.8. Wang, S., Xie, J., Li, J., et al. Cisplatin suppresses the growth and proliferation of breast and cervical cancer cell lines by inhibiting integrin β5-mediated glycolysis. American Journal of Cancer Research. 2016; 6(5): 1108–1117. PMID: 27294003.

介绍   核磁光谱(NMR)由于其出色的结构解析和定量能力，它已成为化学家最有价值的工具之一。这种能力使NMR光谱学能够有效地监视和分析反应。 流动化学的最新进展使得NMR可用于在线和在线流动分析。 这种过 渡允许化学过程从“批处理模式”转换为“连续流模式”，并最终 导致自动化。自动化过程提高了安全性，使化学家能够最大程度地 提高效率，并专注于更多的技术工作，例如计划实验，解释数据和 开发新项目。[1]流动化学的一个重要好处是它使化学家可以实时访问化学反应的状态，这有助于控制化学反应的动力学，产率，可扩展性和效率。目前，化学家采用气相色谱（GC），高效液相色谱（HPLC），紫外可见光谱（UV-vis）和高分辨率NMR光谱等分析技术来深入了解在线流动反应。[2]尽管NMR在结构解析方面优于其他技术，并且在定量方面具有准确性，但NMR通常仍被低估。在工业上，由于仪器的体积大且价格昂贵（高昂的初始成本，维护，冷冻剂和知识渊博的专职人员来保持仪器的运转和运行），高磁场NMR光谱仪的实施并不总是可行的。 良好的工作条件）。 但是，由于低场台式NMR光谱学的进步，与高通量系统相比，使用NMR光谱进行在线或在线分析是有可能的，其成本仅为一小部分，而且占地空间小得多。 为了将此分析技术用于流体化学，在进行反应监控之前必须满足一些条件：1.目标化学物质必须可溶于所需的溶剂 2.感兴趣的化学物种必须包含NMR活性核（例如1H） 3.感兴趣的信号必须与其他信号区分开可以使用以下方程式监控反应进程。  术语“在线”和“在线”表示无需任何人工操作即可分析化学物种的能力。这两个过程都需要将反应混合物和NMR探针以某种形式连接。“在线”分析是指何时将反应混合物的等分试样从制造过程中 定期转移出去。如果没有从过程流中除去样品，并且对流进行连续分析，则会发生“在线”分析。[3] 使用我们的NMReady-flow套件，可以轻松修改NMReady-60，以进行在线反应监测。该套件包括：  1.一种定制的硼硅酸盐玻璃流通池，设计用于跨越NMReady-60的长度2.连接玻璃流动池和色谱管所需的必要接头完全组装后，在线反应系统（反应混合物，必要的连接件，泵和NMReady-60）类似于图1中的插图。由于NMR光谱的非破坏性性质，使用NMR进行反应监测可以与其他一系列分析技术联用，从而可以收集更多信息。在该实验中，按照Zell等[4]稍加修改的程序，通过在线19F NMR光谱和NMReady-60监测4-氟苯甲酸与2,2,2-三氟乙醇的酯化反应。然后可以将从该反应中获得的数据用于半定量计算每个阶段中存在的每种氟化物质的百分比。 步骤准备解决方案将2,2,2-三氟乙醇（0.25g，2.5 mmol）和4-氟苯甲酸（0.35g，2.5 mmol）溶于5 mL丙酮（非氘代）中。 然后使该反应混合物以1mL min-1的速率循环。 随着反应的进行，在两次获取之间以规则的间隔（每4分钟一次，共48分钟）添加羰基二咪唑（70mg，每次添加；840mg，总计5.18mmol）。监测反应 在添加羰基二咪唑（CDI）之前，获得了19FNMR光谱（光谱宽度=100ppm，光谱中心=-100ppm，扫描次数=16，延迟=0秒，点数=8192）。通过将CDI加入反应混合物中来引发反应。使用NMReady上的动力学模块，每4分钟记录一次19FNMR光谱（等待类型=线性，簇数=12，等待单位=秒，等待时间（tau）=240）。 为了监测反应的进程，测量了反应物（2，-77.7ppm），主要产物（3，-74.5ppm）和次要产物（4，-75ppm）的三氟甲基共振（-CF3）。   结果/讨论 图2. 2，2，2-三氟乙醇，4-氟苯甲酸和CDI随时间发生酯化反应的反应方案（顶部）和19F NMR光谱的堆叠图（底部）。   如图2所示，反应混合物的放大19F NMR光谱显示三个三重峰。-77.7ppm处的信号是反应物（2,2,2-三氟乙醇2），-74.5 ppm处的信号是主要产物（4-氟苯甲酸2,2,2-三氟乙基酯3），-75ppm是次要产物（N-（2,2,2-三氟乙氧基羰基）咪唑，4）。显而易见的是，随着反应的进行，化合物2的信号随时间降低，同时化合物3和4的信号也随之增加。图3显示了每种物质随时间的相对整合面积。显然，反应物在反应中被完全消耗，稳定地形成了主要和次要产物。包括所有物种的总整合面积以显示反应物和产物之间的质量平衡。在图4中，显示了反应混合物的三个不同时间点以及氟化物质的相对积分。从这些相对积分中，可以确定反应的进程以及存在的反应物和产物的量。通过使用等式1，可以计算每种反应物和目标产物的量。表1显示在时间点a，仅存在化合物2。在时间点b，大约31.4％的化合物2尚未反应，并且在时间点c，可见所有化合物2已被消耗在反应混合物中。 图3.通过跟踪各自的-CF3基团，在不同时间点的每种反应物，主要产物和次要产物的量的积分面积与时间（分钟）的关系图。 包括积分之和以显示反应物和产物之间的质量平衡。   图4.反应混合物的三个不同时间点：a）开始，b）中间和c）反应结束，溶液中每种目标氟化物的相对积分。 结论  基于19F NMR光谱中氟化反应物和产物积分面积的反应进程（％）。    在该实验中，使用氟NMR光谱监测酯化反应。由于反应物和产物的-CF3基团之间的化学位移不同，因此可以使用19FNMR光谱监测使用NMReady-60的反应进程。此外，从光谱中获得了半定量数据，可以确定溶液中化合物2、3和4（反应物和产物）的量。 参考文献 [1] Gomez, M.; de la Hoz, A. Beilstein J.Org.Chem. 2017, 13, 285-300. [2] Danieli, E.; Perlo, J.; Duchateau, A.; Verzijl, G.; Litvinov, V.; Blümich, B.; Casanova, F. ChemPhysChem 2014, 15 (14), 3060-3066. [3] Browne, D.; Wright, S.; Deadman, B.; Dunnage, S.; Baxendale, I.; Turner, R.; Ley, S. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2012, 26 (17), 1999-2010. [4] Zell, M.; Marquez, B.; am Ende, D.; Dube, P.; Gorman, E.; Krull, R.; Piroli, D.; Colson, K.; Fey, M. Monitoring Chemical Reactions in Real Time with NMR Spectroscopy http://www.rsc.org/events/download/Document/ a60b97ab-0a07-4b7f-8e49-bb7b1ce112ff (accessed Jan 30, 2020) 

    细胞球体的培养对于细胞生物学家来说是一个重要的新兴领域，可用于科研，诊断和治疗等用途。当与3D生物打印结合使用时，这种增强了生物功能及准确性的球体 Spheroid 可被用作组织工程搭建的“积木”。 Kugelmeiers 和 CELLINK 为这种合作关系感到自豪，该合作关系使 CELLINK 球体套件可用于帮助研究人员优化工作流程，以实现球体开发的自动化解决方案。   CELLINK 已经认识到医学研究正转向3D细胞模型，他们正致力于为科学家提供更好途径以使用这些工具和产品。正如文献所证明的那样，3D模型可以更好地模拟体内条件，CELLINK 研究人员发现，将CELLINK的生物墨水与 Kugelmeiers 的 Sphericalplate 5D 配对可以改善细胞的重组，并获得更多有关细胞行为的生理相关数据。最近的 CELLINK 白皮书概述了球状体在3D细胞培养领域中的优势。   CELLINK 宣布与 Kugelmeiers Ltd. 建立战略合作伙伴关系，以将 CELLINK 球体试剂套装（Spheroid Kit）推向市场，该套装名为 Kugelmeiers Sphericalplate 5D，以与 CELLINK 多种配方的生物墨水组合形成高度标准化的球体。 Spheroid套件将通过CELLINK现有的营销网络在全球范围内提供服务（日本和瑞士除外）。CELLINK 生物打印产品经理 Magnus Lindeberg：    “我们很高兴与 Kugelmeiers 合作，就最先进的 Sphericalplate 5D 达成这份合作协议，该协议补充了我们现有的3D细胞培养技术产品组合和扩展的高质量生物墨水库。 CELLINK 坚信 3D 细胞培养是医学的未来，并致力于研究，开发并向科学界分发对实现这一改变至关重要的工具。” Kugelmeiers 销售总监 Manfred Vogel：    “在 Kugelmeiers 实现无限细胞疗法的愿景中，我们非常荣幸与3D生物打印技术的领先供应商 CELLINK 合作。我们坚信 CELLINK 的高质量生物墨水与我们的3D细胞培养技术 Sphericalplate 5D 的结合将有助于为全球科研，诊断和医学界找到功能强大的解决方案。 ”

今日，《科学》杂志刊登了一篇具有里程碑意义的重磅论文。由美国莱斯大学（Rice University）与华盛顿大学（University of Washington）主导的一项研究克服了“3D打印器官”的一大障碍，有望为器官移植格局带来革命性的变化。凭借其重要性，该研究也荣登本期《科学》杂志封面。不多说了，直接看视频吧̷̷视频来源：参考资料[1]图中展示的是一个由水凝胶3D打印而成，模拟肺功能的气囊。它能够像肺部一样，朝周围的血管输送氧气。这一看似简单的功能，却曾是“3D打印器官”难以逾越的天堑。“在制造具有功能的组织替代品时，我们面临的一大拦路虎就是无法打印那些为组织输送营养的血管，”本研究的通讯作者之一Jordan Miller教授说道：“此外，人体内的器官还有独立的管道系统，比如肺部同时拥有气道和血管，肝脏则同时拥有胆管和血管。这些互相交织的管道网络在生理和生化上相互联系，其结构与其组织功能息息相关。”如何在3D打印器官的过程中兼顾多种不同的管道系统，便成为了科学家们的研究重点。▲整个打印的“肺部”还没有一枚硬币大（Credit：JORDAN MILLER, RICE UNIVERSITY）为了解决这一问题，这支团队使用了一种全新的3D打印技术。首先，按照电脑设计，他们会将一个三维的复杂结构分解为多层二维打印的蓝图；其次，他们使用一种液体的水凝胶溶液按蓝图进行打印，并通过特殊的蓝光将其逐层固化。这样一层一层堆积起来，就有了一个三维的凝胶结构。研究人员们称，这些打印出的结构性质柔软，生物可兼容，且内部有着精细的结构（分辨率达10-50微米）。更关键的是，在短短几分钟内，我们就可以完成打印。顺便说一个有趣的插曲。为了让凝胶能够有效吸收蓝光，方便固化，研究人员们尝试了多种方法。最终，他们的选择是一种食用色素̷̷这来自于一名研究生的脑洞。▲从设计到打印的全过程（图片来源：参考资料[1]）在多种模型里，研究人员们验证了这一3D打印系统的可行性。他们发现，这一打印的“血管结构”本身具有足够的硬度，不会因为血液流动而破裂。此外，它也能承受对吸气和呼气的模拟。在测试中，研究人员们欣喜地发现，当红细胞从这一系统打印出的“血管”中流过时，能够有效从呼吸的“肺部”中获取氧气，这与肺泡附近的氧气交换如出一辙。在打印的肝脏组织中，研究人员们植入了原代肝细胞，并将它们放入了带有慢性肝损伤的小鼠体内。研究表明，这些肝细胞也能在体内生存，表明打造的血管能有效为这些细胞输送养分。▲未来，更复杂的结构有望得到应用（图片来源：参考资料[1]）“由于现有的瓶颈，组织工程在我们这一代人里进展甚微，”本研究的另一名通讯作者Kelly Stevens教授说道：“这项工作能让我们更好地了解，如果打印的组织能像健康组织一样‘呼吸’，它们在功能上是否也会更接近健康组织。这是一个重要的问题。生物打印的组织能多有效，直接影响了它能否成功成为一种疗法。”《科学》杂志的专文介绍中，直接将打印出的迷你器官称为“小型奇迹”。为了便于全球各地的科学家们使用这一技术，研究人员们决定将这一研究“开源”，免费分享（点击《学术经纬》报道的文末“阅读原文“即可访问）。他们期待，在这一技术的帮助下，人们能对3D打印器官产生更多理解，最终促进“人造器官”的加速上市，造福广大需要器官移植的患者。参考资料：[1] Bagrat Grigoryan et al., (2019), Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels, Science, DOI: 10.1126/science.aav9750[2] Organ bioprinting gets a breath of fresh air, Retrieved May 2, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/ru-obg042619.php[3] Small wonder, Retrieved May 2, 2019, from https://blogs.sciencemag.org/vis/2019/05/02/micro-vascular-system/?utm_source=general_public&utm_medium=magazine&utm_campaign=CoverStory0503-22857  本文引用于——学术经纬

将药物推向市场是一个竞争强烈，昂贵且具有挑战性的过程，涉及临床前实验室和动物测试，然后还要进行更耗时和昂贵的人类临床试验的四个阶段。要完成这个过程可能需要长达7到15年，而且累积的费用能高达55亿美元。即使确定了10种可行的药物化合物用于人体试验，实际上9种化合物只中有1种会推向市场。鉴于如此高的耗损率，生物打印能否通过更好地鉴定可行化合物从而仅将最有前途的药物用于临床试验来节省宝贵的时间和资源？动物试验的局限性在药物发现的最初阶段（通常称为临床前试验），将监控新的化学实体（NCEs），以确定目标系统内外的化合物的生命周期（药代动力学）及其化学反应（新陈代谢）。由于围绕人类试验的伦理问题及其高昂的成本，这些早期试验中有相当多是在动物身上进行的。尽管由于有了更好的研究工具和人工智能在目标识别中的应用，从临床前动物试验到临床人体试验的过渡有所改善，但仍然确实需要改进临床前筛查，因为动物试验通常无法概括人类的复杂性代谢，导致假阳性和假阴性，从而不能正确反映药物对人体系统的毒性。3D细胞培养更相关鉴于动物模型的局限性，难怪科学家们转向了人体器官模型。但是，尽管人类细胞已经长期以2D进行培养，但是近年来，范式的转变使越来越多的科学家认识到在生物打印提供的3D环境中使用人类细胞以产生更具生理相关性的模型的重要性。通过将3D生物打印中的细胞培养自动化与精心定制的生物材料（称为生物墨水）相结合，可以以更大的数量和更少的时间来生长，培养和维护人体器官模型，从而减少了在这些任务上花费的时间和精力。现在，实验室机器人还可以大量拾取和放置细胞培养试剂或其他NCE和液体样品，从而实现更高的通量筛选，并更有效地运行其他各种实验室任务。生物墨水更好地模仿细胞外基质（ECM）生物墨水是另一个强大的工具，可以帮助研究人员推进药物发现研究。特定于组织的生物墨水可改善细胞黏附和分化，从而有助于人类类器官的形成。还可以添加蛋白质和其他生物因子，以更准确地重建细胞外基质（ECM），从而再次更好地模拟体内微环境。此外，通过多种交联方法（化学，光，热），可以调节构建体的刚度以更好地服务于特定的细胞类型，例如软骨或骨组织。生物打印更相关的人体器官模型可以通过在药物开发的初期阶段更有效地识别可行的化合物，从而将最有希望的化合物转移到昂贵的人体临床试验中，从而节省制药行业的时间和金钱。

- CELLINK与龙沙集团（Lonza）合作提供全面的生物3D打印解决方案，旨在推进完整的3D细胞培养工作流程。- 该解决方案将CELLINK的生物3D打印仪器和生物墨水与龙沙（Lonza）的原代细胞和培养基结合在一起，以满足细胞生物学家对复杂3D人体组织构造进行增强生物打印的需求。- 根据协议，CELLINK将通过其全球销售渠道提供完整的解决方案，并得到龙沙（Lonza）完善的物流流程的支持。CELLINK生物配药产品经理 Ginger Lohman：“我们在CELLINK所做的一切，从活细胞成像到创新的生物打印系统和生物墨水，都旨在为客户提供所需的产品和服务，以帮助他们更有效地研究解决当今时代最重要挑战的解决方案。 仅举几个例子，例如癌症治疗，再生医学以及药物测试和开发等挑战。当需要将我们的产品组合扩展到完整的3D细胞培养工作流程时，我们知道让合适的合作伙伴加入至关重要。我们相信龙沙（Lonza）是该合作伙伴。”龙沙（Lonza）细胞分析和测试解决方案营销主管 Katrin Hoeck：“细胞生物学实验室一直在寻求创新的新技术，以增强其实验工作流程，并有助于兑现其推动下一个研究突破的承诺。我们广泛的人性原代细胞经过专门设计，使研究人员能够开发更能反映疾病生物学的生物学体外模型系统。与CELLINK的这项新合作将使我们的客户能够建立与生理相关的3D模型，以加快目标识别/确认，作用机理研究以及药物发现中的安全性测试的速度。” 哥德堡，2020年6月10日– CELLINK和龙沙（Lonza）合作提供了全面的3D生物打印解决方案，旨在优化和增加对完整3D细胞培养工作流程。该解决方案将CELLINK的生物3D打印机和生物墨水与龙沙（Lonza）广泛的人源的原代细胞和培养基相结合。细胞生物学家现在可以依靠这种高性能产品组合来成功执行最苛刻的生物3D打印工作，并促进科学研究。 根据协议，CELLINK将通过其全球销售渠道提供完整的生物3D打印解决方案，并得到龙沙（Lonza）完善的物流流程的支持。全球范围内的细胞生物学实验室正越来越多地采用3D而非2D细胞培养方法，因为3D细胞培养更类似于细胞的体内环境，并提供了更准确和可靠的预测和分析细胞行为的方式。但是，随着研究人员寻求创建越来越复杂的3D结构，寻找解决结构和材料工程挑战的解决方案变得越来越重要。生物3D打印已成为一种工程化复杂3D组织以进行体外药物发现研究的强大技术。CELLINK提供了广泛的用户友好和灵活的生物3D打印系统，旨在提高无菌性，精确度和多功能性。此外，该公司的生物墨水是世界上第一个通用生物墨水，旨在通过任何生物3D打印系统打印复杂的3D人体组织构造。该生物材料具有出色的生物相容性，细胞活力，可印刷性和一致性，可以用多肽和生长因子进行修饰，以开发出一系列定制的生物墨水配方，以满足各种应用需求。健康有活力的细胞是任何成功的生物3D打印和细胞培养应用必不可少的组成部分。龙沙（Lonza）提供了广泛的高质量人源的原代细胞和培养基，专门开发用于提高实验的可靠性和有效性。所有细胞均经过道德检验，并通过全面的质量控制测试进行了身份验证，同时针对每种细胞类型对培养基进行了优化，以支持最佳并一致性生长并维持组织特异性的特征。