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【LUMEN X Gen 3】用光構(gòu)筑生命 — 應用案例系列（三）

歡迎來到【LUMEN X Gen 3】

用光構(gòu)筑生命應用案例系列！

在這個系列中，我們將帶您深入探索生物打印技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應用，探討其所帶來的變革和革新。

LUMEN X Gen 3?是一種將光固化生物打印物技術(shù)，通過利用高度精確的激光束來控制細胞的生長和形態(tài)，實現(xiàn)了對三維生物結(jié)構(gòu)的精準打印。我們將通過一系列案例，向您展示這項技術(shù)在組織工程、醫(yī)學研究、生命科學等領(lǐng)域的應用，為您呈現(xiàn)一個嶄新的、光構(gòu)筑的生命世界。

應用案例 【三】

使用3D打印技術(shù)制作的水凝膠微針陣列，用于間質(zhì)流體生物標志物的提取和比色檢測。

讓我們深入了解一項成功的應用案例，展示了使用3D打印水凝膠微針陣列進行間質(zhì)流體生物標志物提取和比色檢測的方法。

該研究利用了3D打印機?LUMEN X?制造了微米級的針狀結(jié)構(gòu)，并將其應用于間質(zhì)流體中生物標志物的提取和檢測。通過將樣品與微針陣列接觸，生物標志物被捕獲并集中在微針上，然后可以通過比色檢測方法進行定量分析。

該研究的結(jié)果表明，這種3D打印水凝膠微針陣列的方法在生物標志物提取和檢測方面具有潛在的應用前景，并展示了高效、靈敏和可重復的性能。

客戶應用案例【三】

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

連續(xù)監(jiān)測生物標志物在醫(yī)學和健康管理中具有重要意義，然而傳統(tǒng)的血液采樣和實驗室測試方式存在侵入性的缺陷。為了克服這些限制，研究人員不斷探索非侵入性的生物標志物檢測方法，如尿液、淚液、汗液和唾液。然而，這些方法在濃度和動力學方面存在限制，并且與血液中的生物標志物相關(guān)性較弱。為了解決這一問題，皮下組織間質(zhì)液（ISF）作為一種生物標志物來源備受關(guān)注，其分子組成與血漿最為接近，并且具有其他獨特的特征。

微針陣列（MNA）作為提取皮膚ISF的有效方法，具有非侵入性和適用于診所或資源有限環(huán)境的優(yōu)勢。在眾多的MNA材料中，水凝膠基的MNA表現(xiàn)出更好的ISF提取效率、生物相容性、制造成本低、產(chǎn)量高以及對皮膚無損傷等優(yōu)勢。為了對ISF進行原位表征，研究人員開始在MNA上附著生物傳感器，實現(xiàn)對代謝物的實時監(jiān)測。

為了制造更復雜和精確的MNA結(jié)構(gòu)，研究人員將目光轉(zhuǎn)向了三維打印技術(shù)。相比傳統(tǒng)的制造方法，三維打印技術(shù)具有更高的分辨率和制造靈活性，可以實現(xiàn)更精細的MNA結(jié)構(gòu)。本研究便介紹了使用三維打印技術(shù)制造的彩色MNA，以實現(xiàn)多重透皮代謝物檢測。其中包括pH和葡萄糖濃度的實時比色檢測，為連續(xù)監(jiān)測提供了全新的可能性。

該研究的目標是評估PEGDA水凝膠MNA在ISF檢測應用中的可行性，并尋找最佳規(guī)格的MNA。通過提供可自行管理的連續(xù)監(jiān)測方案，該技術(shù)為安全和長期監(jiān)測以及慢性疾病的優(yōu)化管理提供了前景。未來，基于三維打印技術(shù)的彩色MNA有望為生物標志物監(jiān)測領(lǐng)域帶來革命。

圖1。（a）基于水凝膠的微針貼片的應用過程示意圖；（b） MNA的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像；（c） 具有不同橫截面的印刷微針；（d） 微針貼片。

數(shù)字光處理生物打印方法制造微針陣列

本文介紹了使用數(shù)字光處理（DLP）生物打印?LUMEN X?方法制造微針陣列的過程。

通過計算機輔助設計（CAD）軟件生成（四乘四）的3D模型，然后將模型分割成多個橫截面圖像。這些數(shù)字圖像被發(fā)送到數(shù)字微鏡裝置（DMD），該裝置會產(chǎn)生圖案化的光（波長為405nm）。通過投影透鏡將光集中在光固化前體溶液的表面上，投影光使液體光固化前體溶液轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w圖案化層。通過逐層重復這一過程，可以創(chuàng)建出三維的微針陣列。

在本研究中，我們采用分子量為700 Da的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA 700）作為MNA的單體材料。為了實現(xiàn)光固化，我們使用檸檬黃作為光吸收劑，并利用苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸鋰（LAP）作為光引發(fā)劑。這種組合材料能夠有效地實現(xiàn)微針陣列的制造，并具有良好的生物相容性和光固化特性。

通過數(shù)字光處理生物打印方法制造微針陣列，我們可以為多重透皮代謝物檢測提供創(chuàng)新的解決方案。這項技術(shù)具有制造復雜結(jié)構(gòu)、高分辨率和制造靈活性的優(yōu)勢，為連續(xù)監(jiān)測提供了可行性，并為安全和長期的慢性疾病管理提供了新的前景。

圖2:微針陣列的制造工藝。（a） MNA的DLP打印示意圖；（b） 具有不同橫截面形狀的MNA的CAD設計；（c） 針頭的尺寸，（i）針頭的高度、尖端角度和拐角半徑，（ii）不同形狀的針頭截面的比較；（d） 具有不同橫截面形狀的印刷微針的SEM圖像。

研究人員將受測蚊子放置在裝有攝像頭的透明塑料箱中，這可以清楚地觀測到昆蟲的行為，如每個站點的著陸頻率，它們的停留時間，它們是否咬人，還有它們花多長時間進食。研究人員測試了一些變量，包括應用基于DEET或檸檬桉樹油的驅(qū)蟲劑的影響。但他們也進行了選餐實驗，觀察蚊子對去纖維蛋白血、紅色印度墨水或PBS的反應。

通過本研究，我們展示了使用3D打印的PEGDA微針提取皮膚間質(zhì)液（ISF）并檢測生物標志物的可行性。我們研究了PEGDA濃度和針頭直徑對微針陣列的機械強度和提取性能的影響，并確定了最佳的MNA規(guī)格。

微針陣列不僅包括多路傳感器，可用于對提取的ISF中的多種生物標志物（特別是pH和葡萄糖）進行原位比色檢測，而且微針貼片的使用非常簡單，甚至可以用肉眼進行觀察。通過安裝專門開發(fā)的應用程序，智能手機可以用于定量RGB分析。此外，類似的方法也可以用于測試其他代謝產(chǎn)物，如膽固醇和乳酸。

所開發(fā)的設備具有潛力在慢性疾病的醫(yī)療實踐中得到應用。通過提供可靠的、非侵入性的連續(xù)監(jiān)測方案，這項技術(shù)有望為安全性和長期管理方面的慢性疾病提供新的解決方案。未來的研究可以進一步探索這種技術(shù)在臨床實踐中的應用，并優(yōu)化其性能，以滿足不同疾病和個體的需求。

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總結(jié)

LUMEN X?是一款高端的光固化生物打印機，提供了DLP生物打印技術(shù)，制造了精確的MNA。通過CAD軟件和DMD，實現(xiàn)了光固化前體溶液的轉(zhuǎn)化，為制備復雜MNA提供了方法。其技術(shù)允許逐層光固化，創(chuàng)造了三維MNA結(jié)構(gòu)，滿足我們的研究需求。LUMEN X?推動了監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，為醫(yī)學實踐和慢性病管理帶來新的前景。

通過用光構(gòu)筑生命

希望我們所介紹的內(nèi)容能夠為您帶來一些有用的信息和啟發(fā)。如果您正在尋找一個可靠的生物打印機，LUMEN X?將是您的理想之選。

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