【摘 要】
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挤压式生物打印可精准控制支架3D结构、细胞分布、生物信号,从而构建功能性组织器官;具有成本低、设备简单、生物材料使用范围广、打印细胞密度仿生化的特点,是药物筛选工业化应用极具潜力的生物打印技术。生物材料墨水是生物打印的核心,挤压式生物材料墨水要求在打印过程中快速沉积成形且具有生物活性,导致可自撑式生物打印的挤压式生物材料墨水缺乏,难以构建形似和神似的仿生组织。本论文提出将水溶性流变学助剂羟乙基纤维
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挤压式生物打印可精准控制支架3D结构、细胞分布、生物信号,从而构建功能性组织器官;具有成本低、设备简单、生物材料使用范围广、打印细胞密度仿生化的特点,是药物筛选工业化应用极具潜力的生物打印技术。生物材料墨水是生物打印的核心,挤压式生物材料墨水要求在打印过程中快速沉积成形且具有生物活性,导致可自撑式生物打印的挤压式生物材料墨水缺乏,难以构建形似和神似的仿生组织。本论文提出将水溶性流变学助剂羟乙基纤维素（hydroxyethyl cellulose,HEC）添加至生物材料墨水中,开发了自撑式生物打印的HEC复合生物材料墨水HCSG和HECM。在此基础上,生物打印构建了仿生耳廓、类肝小叶和乳腺肿瘤组织,并利用打印的乳腺肿瘤组织筛选了 1 3种异黄酮氨基甲酸酯衍生物的抗乳腺癌活性。论文第一部分描述了挤压式生物打印机的搭建及功能验证。首先设计并搭建了机械挤压式生物打印机,其次测试了打印机的控温范围、适配喷嘴尺寸、挤压动力、打印速度、可打印材料、可打印支架尺寸,结果显示该生物打印机有产品化前景。论文第二部分是HEC复合生物材料墨水的系统性研究以及耳廓的生物打印。考察了不同浓度HEC对生物材料墨水可打印性、固化成形性、降解性、分子渗透性和生物相容性的影响,并生物打印了厘米级耳廓。结果显示HEC复合生物材料墨水可自撑式生物打印,且不影响固化成型;HCSG的分子渗透性高、细胞生物相容性具有一定普适性,可构建复杂几何结构的仿生组织,在生物打印领域有巨大的应用潜力。论文第三部分描述了 HECM的性能和类肝小叶的生物打印。制备并考察了不同浓度HECM的固化成形性、可打印性和生物活性。基于包埋肝原代细胞的HECM,生物打印了类肝小叶组织,并检测了其白蛋白合成功能和代谢酶活性。结果显示HECM可挤压式打印高保真度3D支架,生物活性具有肝特异性,打印的类肝小叶有良好的肝生物功能,预示着HECM在肝组织工程领域有较好的发展前景。论文第四部分基于HCSG,生物打印了乳腺肿瘤组织,应用于化合物抗肿瘤活性的筛选。考察了 HCSG对MCF7的生物活性,生物打印了乳腺肿瘤组织,比较了不同方法构建的肿瘤组织的细胞活力及药物效应。最后基于生物打印的乳腺肿瘤,检测并比较了13种异黄酮氨基甲酸酯衍生物的抗肿瘤活性。结果显示HCSG对MCF7细胞的生物活性与Geltrex类似,生物打印的乳腺肿瘤模拟了肿瘤微环境;与2D培养模型相比,该肿瘤组织的药敏性低,且化合物结构影响药敏性。
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