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應用於醫療領域的3D列印設備: 3D-Bioplotter® 與BioX

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■多維列印醫學研究及轉譯中心 / 陳怡文 副主任

 

前言
「生物列印」是將活細胞與生醫材料諸如膠原蛋白、 纖維蛋白和明膠等物質混合列印,組成多功能、多種 類細胞的環境,以利細胞組織和器官生長。過去「組 織工程」被定義為結合工程與生命科學的原理與方 法,在體外培養出具取代性、維持性或增加功能的組 織,用以修復體內缺損處,然而因早期沒有先進生物 列印設備及技術,使組織工程進展一再受限,如無法 建構複雜的立體結構,無法同時分化或提供多種細胞 生長。隨生物列印技術及材料發展,以3D生物列印 技術進行組織工程培育逐漸成為一門顯學。

 

商用生物列印機簡介
接下來將介紹被評3D生物列印市場領先企業的 EnvisionTEC GmbH(德國)與 CELLINK(瑞典)之 商用生物列印機: EnvisionTEC的3D-Bioplotter®: 專用於先進組織工程或再生醫學研究的工具,具高精 準度及高量產之潛能。透過換刀式噴嘴降低各噴嘴移 動時之干擾,並實現多噴頭及多材料達到多重列印, 該系統內的軟硬體選配可為客戶組建客製化系統,醫 療客戶甚至可加購加熱平台及無菌過濾器,用於細胞 列印及器官列印。該設備可採用STL格式文件輸入,使用者可編輯控制軟體的資料庫,可因應各種材料編 輯所有製程參數,每個噴頭獨立溫控,包括停駐位置 或是列印作動,使用者可透過軟體操作所有參數(溫 度、壓力、速度等)。除溫控噴頭外,也有光固化噴 頭,且可選擇各種波長及溫度控制,設備具噴頭出口 清洗功能,可在列印前與列印期間自動進行清洗。

CELLINK的BioX: BioX具以下特點:(1)提供潔淨的環境,能在一般環 境列印,不需生物操作台;(2)一次可裝載三種噴頭, 可列印更為複雜的組織模型;(3)數位式壓力傳感器, 可實現壓力的精確控制;(4)內置式的電腦與氣動幫 浦,無需配置電腦和外接幫浦;(5)六種不同列印噴頭 適合300多種打印生物材料;(6)觸摸螢幕操作界面, 方便操作,可通過WIFI及連接電腦操作。

 

結語與未來展望
近年來,3D生物列印技術逐漸在醫療健康產業受到 採用,成為製造人造組織和器官的一項高潛能技術, 專家學者期望它可以改變各種醫學臨床診斷與治療上 的困境,尤其醫學發展已從過去化合物藥物逐步轉向 細胞與各種活性因子的診療手段,這更引發生物列印 在其中的高關注度,如何有效地將生物墨水及生物基 質、細胞、活性因子混合在一起,並能有效的設計、 組裝且製造,是未來再生醫療的重點發展方向。■

 



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