液滴中的液滴模型及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
液滴中的液滴（DiD）打印是一種先進(jìn)的生物分散技術(shù)，通過將較小的水凝膠液滴封裝在較大的水凝膠液滴內(nèi)，形成“液滴套液滴”的結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多材料、多層次的小型化3D模型，有助于更精確地模擬天然組織的微環(huán)境，廣泛應(yīng)用于3D細(xì)胞培養(yǎng)與生物醫(yī)學(xué)研究。

通過精確控制載有細(xì)胞的水凝膠（或生物墨水）的成分，液滴模型能夠增強(qiáng)細(xì)胞間的相互作用，從而更準(zhǔn)確地研究組織與細(xì)胞行為。

液滴中的液滴打印
工作原理
液滴結(jié)構(gòu)打印的核心在于精度。要實(shí)現(xiàn)可靠、一致且可重復(fù)的結(jié)果，關(guān)鍵在于能夠在指定空間內(nèi)準(zhǔn)確擠出所需大小的液滴，并確保內(nèi)部液滴能夠被完全封裝。
 

我們推出了BIO ONE —— 款采用機(jī)械注射器機(jī)制的生物分配器，專為高精度液滴打印而設(shè)計(jì)。BIO ONE 可實(shí)現(xiàn)最小的體積偏差，是構(gòu)建液滴模型的理想系統(tǒng)。此外，我們提供了液滴中的液滴協(xié)議與技術(shù)指南，展示如何利用 BIO ONE 在多達(dá)48孔板中成功打印液滴結(jié)構(gòu)模型。
 

液滴中的液滴
工作流程

1、在軟件中設(shè)置打印協(xié)議。建議將內(nèi)部液滴的最小體積設(shè)為 5 µL，外部液滴的體積設(shè)為 30 µL，并通過 z軸偏移 將外部液滴打印在內(nèi)部液滴上方。
2、準(zhǔn)備兩種生物墨水，并分別裝入 3毫升注射器中。
3、將第一種生物墨水裝入打印頭，連接 20-22G噴嘴。校準(zhǔn)打印機(jī)并充注生物墨水。
4、打印內(nèi)部液滴，完成后根據(jù)您的協(xié)議對(duì)液滴進(jìn)行交聯(lián)。
5、使用第二種生物墨水重復(fù)步驟3，但更換為 18-20G噴嘴，并打印外部液滴。
6、交聯(lián)外部液滴后，添加所需的細(xì)胞培養(yǎng)基，并按照您的方案對(duì)構(gòu)建體進(jìn)行孵育。
 

使用DiD模型進(jìn)行 癌癥侵襲測(cè)定


 

TeloCol-10液滴模型，動(dòng)態(tài)展示細(xì)胞遷移過程。
為了驗(yàn)證“液滴包裹液滴”模型的優(yōu)勢(shì)，我們開展了一項(xiàng)內(nèi)部實(shí)驗(yàn)，研究癌癥細(xì)胞的遷移行為。在這項(xiàng)研究中，我們使用兩種不同濃度的TeloCol-10 以1µL的濃度打印內(nèi)部液滴，以5µL的劑量打印外部液滴。內(nèi)液滴（6 mg/mL）中包含乳腺癌細(xì)胞 MDA-MB-231mCherry，外液滴（4 mg/mL）為無細(xì)胞對(duì)照。我們使用相同濃度的 Matrigel 重復(fù)了該實(shí)驗(yàn)。

這些 TeloCol-10 和 Matrigel 模型通過 Discover Echo 的Cellcyte 1每 3小時(shí)觀察一次，持續(xù) 9天。

我們可以觀察到 TeloCol-10 和 Matrigel 模型中，細(xì)胞在第 3天 開始從內(nèi)部液滴遷移至外部無細(xì)胞液滴，并在隨后的幾天內(nèi)觀察到大量細(xì)胞遷移。此外，內(nèi)部液滴中還出現(xiàn)了細(xì)胞球狀團(tuán)簇的形成。

總體而言，我們?cè)?TeloCol-10模型中成功觀察了遷移細(xì)胞長(zhǎng)達(dá)9天，而在 Matrigel模型中僅能觀察7天。

這樣的癌癥細(xì)胞遷移測(cè)定為研究人員提供了深入理解腫瘤轉(zhuǎn)移的工具，有助于開發(fā)抗癌藥物并揭示細(xì)胞遷移的機(jī)制。此外，這些測(cè)定還可用于分析患者來源細(xì)胞的遷移特性，為個(gè)性化治療策略提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

 其他應(yīng)用

結(jié)論
液滴打印是一種前景廣闊且強(qiáng)大的生物醫(yī)學(xué)研究工具，能夠精確控制3D細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境。通過將充滿細(xì)胞的水凝膠液滴封裝在較大的水凝膠液滴中，研究人員可以創(chuàng)建高度仿生的模型，模擬自然組織的復(fù)雜性。這項(xiàng)技術(shù)能夠深入研究多種生物過程，包括細(xì)胞遷移、免疫反應(yīng)和器官功能等。

借助 BIO ONE，研究人員可以輕松且可靠地生成液滴中的液滴結(jié)構(gòu)，為藥物發(fā)現(xiàn)、組織工程和個(gè)性化醫(yī)療開辟了全新的可能性。

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