用光构筑生命 — 3D生物打印应用案例系列（三）

欢迎来到【LUMEN X Gen 3】

用光构筑生命应用案例系列！

在这个系列中，我们将带您深入探索生物打印技术在不同领域中的应用，探讨其所带来的变革和革新。

LUMEN X Gen 3 是一种将光固化生物打印物技术，通过利用高度精确的激光束来控制细胞的生长和形态，实现了对三维生物结构的精准打印。我们将通过一系列案例，向您展示这项技术在组织工程、医学研究、生命科学等领域的应用，为您呈现一个崭新的、光构筑的生命世界。

应用案例 【三】

使用3D打印技术制作的水凝胶微针阵列，用于间质流体生物标志物的提取和比色检测。

让我们深入了解一项成功的应用案例，展示了使用3D打印水凝胶微针阵列进行间质流体生物标志物提取和比色检测的方法。

该研究利用了3D打印机 LUMEN X 制造了微米级的针状结构，并将其应用于间质流体中生物标志物的提取和检测。通过将样品与微针阵列接触，生物标志物被捕获并集中在微针上，然后可以通过比色检测方法进行定量分析。

该研究的结果表明，这种3D打印水凝胶微针阵列的方法在生物标志物提取和检测方面具有潜在的应用前景，并展示了高效、灵敏和可重复的性能。

客户应用案例【三】

3D Printed Hydrogel Microneedle Arrays for Interstitial Fluid Biomarker Extraction and Colorimetric Detection

连续监测生物标志物在医学和健康管理中具有重要意义，然而传统的血液采样和实验室测试方式存在侵入性的缺陷。为了克服这些限制，研究人员不断探索非侵入性的生物标志物检测方法，如尿液、泪液、汗液和唾液。然而，这些方法在浓度和动力学方面存在限制，并且与血液中的生物标志物相关性较弱。为了解决这一问题，皮下组织间质液（ISF）作为一种生物标志物来源备受关注，其分子组成与血浆Z为接近，并且具有其他独特的特征。

微针阵列（MNA）作为提取皮肤ISF的有效方法，具有非侵入性和适用于诊所或资源有限环境的优势。在众多的MNA材料中，水凝胶基的MNA表现出更好的ISF提取效率、生物相容性、制造成本低、产量高以及对皮肤无损伤等优势。为了对ISF进行原位表征，研究人员开始在MNA上附着生物传感器，实现对代谢物的实时监测。

为了制造更复杂和精确的MNA结构，研究人员将目光转向了三维打印技术。相比传统的制造方法，三维打印技术具有更高的分辨率和制造灵活性，可以实现更精细的MNA结构。本研究便介绍了使用三维打印技术制造的彩色MNA，以实现多重透皮代谢物检测。其中包括pH和葡萄糖浓度的实时比色检测，为连续监测提供了全新的可能性。

该研究的目标是评估PEGDA水凝胶MNA在ISF检测应用中的可行性，并寻找Z佳规格的MNA。通过提供可自行管理的连续监测方案，该技术为安全和长期监测以及慢性疾病的优化管理提供了前景。未来，基于三维打印技术的彩色MNA有望为生物标志物监测领域带来革命。

图1。（a）基于水凝胶的微针贴片的应用过程示意图；（b） MNA的扫描电子显微镜（SEM）图像；（c） 具有不同横截面的印刷微针；（d） 微针贴片。

数字光处理生物打印方法制造微针阵列

本文介绍了使用数字光处理（DLP）生物打印 LUMEN X 方法制造微针阵列的过程。

通过计算机辅助设计（CAD）软件生成（四乘四）的3D模型，然后将模型分割成多个横截面图像。这些数字图像被发送到数字微镜装置（DMD），该装置会产生图案化的光（波长为405nm）。通过投影透镜将光集中在光固化前体溶液的表面上，投影光使液体光固化前体溶液转变为固体图案化层。通过逐层重复这一过程，可以创建出三维的微针阵列。

在本研究中，我们采用分子量为700 Da的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA 700）作为MNA的单体材料。为了实现光固化，我们使用柠檬黄作为光吸收剂，并利用苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸锂（LAP）作为光引发剂。这种组合材料能够有效地实现微针阵列的制造，并具有良好的生物相容性和光固化特性。

通过数字光处理生物打印方法制造微针阵列，我们可以为多重透皮代谢物检测提供创新的解决方案。这项技术具有制造复杂结构、高分辨率和制造灵活性的优势，为连续监测提供了可行性，并为安全和长期的慢性疾病管理提供了新的前景。

图2:微针阵列的制造工艺。（a） MNA的DLP打印示意图；（b） 具有不同横截面形状的MNA的CAD设计；（c） 针头的尺寸，（i）针头的高度、尖端角度和拐角半径，（ii）不同形状的针头截面的比较；（d） 具有不同横截面形状的印刷微针的SEM图像。

研究人员将受测蚊子放置在装有摄像头的透明塑料箱中，这可以清楚地观测到昆虫的行为，如每个站点的着陆频率，它们的停留时间，它们是否咬人，还有它们花多长时间进食。研究人员测试了一些变量，包括应用基于DEET或柠檬桉树油的驱虫剂的影响。但他们也进行了选餐实验，观察蚊子对去纤维蛋白血、红色印度墨水或PBS的反应。

通过本研究，我们展示了使用3D打印的PEGDA微针提取皮肤间质液（ISF）并检测生物标志物的可行性。我们研究了PEGDA浓度和针头直径对微针阵列的机械强度和提取性能的影响，并确定了Z佳的MNA规格。

微针阵列不仅包括多路传感器，可用于对提取的ISF中的多种生物标志物（特别是pH和葡萄糖）进行原位比色检测，而且微针贴片的使用非常简单，甚至可以用肉眼进行观察。通过安装专门开发的应用程序，智能手机可以用于定量RGB分析。此外，类似的方法也可以用于测试其他代谢产物，如胆固醇和乳酸。

所开发的设备具有潜力在慢性疾病的医疗实践中得到应用。通过提供可靠的、非侵入性的连续监测方案，这项技术有望为安全性和长期管理方面的慢性疾病提供新的解决方案。未来的研究可以进一步探索这种技术在临床实践中的应用，并优化其性能，以满足不同疾病和个体的需求。

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总结

LUMEN X 是一款高端的光固化生物打印机，提供了DLP生物打印技术，制造了精确的MNA。通过CAD软件和DMD，实现了光固化前体溶液的转化，为制备复杂MNA提供了方法。其技术允许逐层光固化，创造了三维MNA结构，满足我们的研究需求。LUMEN X 推动了监测技术的发展，为医学实践和慢性病管理带来新的前景。

通过用光构筑生命

希望我们所介绍的内容能够为您带来一些有用的信息和启发。如果您正在寻找一个可靠的生物打印机，LUMEN X 将是您的理想之选。

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