¶ BIONOVA X
————揭示生物学的深度：基于高通量多孔板DLP生物打印技术
把“直接孔板内打印技术”引入DLP生物打印领域
最前沿的BIONOVA X是一款高通量、高速度、高精度的DLP 3D生物打印机，将DLP生物打印技术提升到全新高度。
通过支持多材料打印、多硬度打印以及活细胞打印，用户可以轻松再现体内的生物力学特性。更精确的体外模型生物制造，为全球组织工程领域带来了更卓越的研究成果。
¶ 连续无层打印
"连续无层打印"（Continuous Layerless Printing）是近年来在3D打印领域中出现的一种新兴打印技术，特别是在生物打印和其他高精度制造应用中具有广泛的潜力。该技术与传统的层层叠加打印方式（如FDM、SLA等）不同，它能在不依赖传统层间切割的情况下，实现材料的连续、均匀沉积。这种打印方式通常能够提高打印速度，降低材料浪费，并改善打印对象的质量。
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¶ 连续无层打印制作分支神经导管连续无层3D打印技术（如连续液体界面生产技术，CLIP）在生物医学设备的制作中具有显著优势，尤其是在制造表面光滑、无明显层线的精细结构时。这种方法不仅能提高打印结构的机械性能，还能实现高分辨率，特别适用于像“分支神经导管”这样的复杂设备。 ¶ 材料与光引发剂、光吸收剂主要材料：PEGDA（聚乙二醇二丙烯酸酯）
光引发剂：Irgacure 819
光吸收剂：黄原胶（Xanthum Gum） 光吸收剂能够吸收特定波长的光，并将能量传递给光引发剂，增强其反应效率。它通常被用于需要更高或更低能量光源的打印系统中，以调节反应速率，增加打印的精度。 ¶ 光引发剂和光吸收剂的配合使用在3D生物打印中，光引发剂是用于引发交联反应的关键成分。它通常会在特定波长的光照射下分解，释放出自由基或阳离子，从而促进聚合反应。光引发剂的选择对于PEGDA水凝胶的成型和稳定性至关重要。 光吸收剂（UA）通常用于增强光引发剂的效率，尤其是在较高或较低光强度的情况下。例如，在数字光处理（DLP）生物打印中，光引发剂和光吸收剂的配比是关键因素，它们能够影响打印的效果、成型精度以及细胞的活性。通过合理配置光引发剂和光吸收剂的比例，可以优化打印过程中的光聚合反应，确保细胞的高活性和打印质量。 ¶ 打印参数导管尺寸：
打印时间：
打印速度：
¶ 无层连续打印的优势
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¶ 打印原理
 Workflow 1. 加载生物墨水（Load your plate with bioink） 首先，用户需要将 生物墨水（bioink）加载到打印平台上。生物墨水是3D打印过程中用来打印细胞或生物材料的基质，通常由细胞、胶原蛋白、聚合物等生物材料混合而成。确保生物墨水均匀分布在每个孔中是生物打印成功的关键。 |
¶ 2. 混合循环（Mixing Cycles）在加载生物墨水后，平台会进行 混合循环，通过 上下移动 的方式混合孔中的溶液，确保每个孔内的生物墨水充分均匀。这一过程有助于：
¶ 3. 自动对准底面（Auto alignment of bottom surface）BIONOVA X 系统具备 自动对准底面的功能，这一设计显著简化了操作流程。系统自动调整底面的位置，无需人工手动调节。这对于提高打印精度和效率至关重要，特别是在大规模或多层打印时，自动对准可以确保每一层的对齐精度，减少误差。 ¶ 4. 3D生物打印结构的构建（Build 3D Bioprinted Structure）打印系统会从 玻璃底面开始构建3D结构，叠加生物墨水和细胞。在BIONOVA X中，打印是一个从底向上的过程，这意味着：
¶ 5. 持续移动与固定探针（Plate Moving Continuously and Fixed Probe）在整个打印过程中，打印平台持续移动，而 打印探针固定。这意味着打印平台的运动是连续的（连续无层打印），而探针则专注于按照预定路径打印每一层生物墨水。这一设计的优点包括：
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总结： BIONOVA X的工作流程采用了多项创新技术来提升打印效率与精度，包括：
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释放BIONOVA X 3D生物打印机的强大潜力
通过BIONOVA X，我们满足了高通量应用对更精确、仿生模型的需求。它能够轻松再现微观结构、血管网络和复杂几何形状，并且具备活细胞打印能力、卓越的速度和精准控制。
 直孔板内打印 |
 无与伦比的分辨率 |
 多材料打印 |
 多硬度梯度 |
 无忧设置 |
 细胞友好型打印
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 ¶ 1. 高速打印的核心优势BionovaX的高速打印能力极大提升了生产效率，缩短了打印周期，使得生物打印能够在短时间内完成更复杂的组织构建。 |
 ¶ 2.Bionova X 高通量打印：提升每次打印的输出效率Bionova X 的高通量、极速、高精度的 DLP 3D 生物打印机，其特别设计旨在提升每次打印运行的输出效率。其核心优势在于能够在短时间内高效打印多个复制体，这对于需要大量样本或多种样本的生物医学研究至关重要。 |
 ¶ 3.多刚度构建体：通过生物力学梯度更好地捕捉体内环境条件多刚度构建体（Multistiffness Constructs）是指在生物材料中引入具有不同刚度（硬度）梯度的结构，模拟体内不同组织和器官的生物力学特性。这种结构可以更好地反映体内的生物物理条件，有助于研究细胞在不同力学环境中的行为，例如细胞的生长、分化、迁移和基因表达等。 |
 ¶ 4.高分辨率打印：呈现细节，模拟生物学现象。BIONOVA X 的高分辨率打印技术，能够精确地打印出细胞之间的微小结构，以及更精细的生物组织模型。这使得它能够更好地模拟人体组织的真实结构，为生物医学研究提供了更多细节。细胞和组织的微观环境对于生物学研究至关重要，BIONOVA X 通过高分辨率呈现更精细的生物学细节，帮助研究人员更好地理解细胞行为、组织发育、疾病进展等过程。 |
 ¶ 5. 下游分析通过下游分析，研究人员可以提取出以下几类可操作的见解：
通过以上分析方法，数据能够转化为可操作的见解，有助于做出决策，例如：
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Bionova X视频介绍（中文版）：在线观看地址
Bionova X视频介绍（中文版）：Bionova X视频下载地址
微图案对于引导细胞几何形态和相互作用、创建硬度梯度以及研究微环境对细胞行为的影响尤为有用。
¶ 应用
 再生医学 从医学影像到3D模型 通过BIONOVA X，我们将再生医学提升到一个新的高度。凭借多硬度梯度、多材料打印以及活细胞打印功能，BIONOVA X 用户能够创建逼真的模型，这些模型有望在未来帮助再生人体某些部分。得益于可加热的打印平台，BIONOVA X 非常适合与促进细胞增殖的生物兼容材料一起使用，进一步推动其在再生医学和个性化医学中的应用。 |
 疾病建模 通过微观结构重现类疾病状态 10微米的超高分辨率使您能够更精确地控制仿生组织模型中的微观结构发展。这使您能够模拟所研究疾病中的任何生理异常，从而更真实地重现类疾病状态。BIONOVA X 每次打印最多可生成96个结构，大大提升了输出能力。凭借多硬度和多材料的打印功能，BIONOVA X 能够在体外模型中再现健康和病变组织的体内生物力学特性。 |
结膜疾病是一种眼表疾病，可能严重影响患者的视力。利用结膜干细胞（CjSCs）的干细胞疗法已成为治疗结膜疾病的有前景的方法，但研究人员一直难以开发将这些疗法转化为临床应用的有效方法。在本应用说明中，我们探讨了如何利用BIONOVA X 3D生物打印机开发基于干细胞的疗法，治疗结膜等眼科疾病。 BIONOVA X 被用于生产载有CjSCs的水凝胶微构件，用于注射输送。这些生物打印的水凝胶微构件能够维持CjSCs的存活、干细胞表型以及向结膜杯状细胞分化的潜力。这些载有细胞的水凝胶微构件，具有可调节的机械性能，可用于CjSCs的规模化动态悬浮培养，或作为载体，通过微创结膜下注射，将CjSCs输送至眼球结膜上皮，作为治疗眼科疾病的干细胞疗法。 重点： 硬度如何影响细胞活力和干细胞增殖。 3D生物打印可以简化悬浮培养的流程，改善细胞结果。 通过3D生物打印，开发用于眼科疾病的微创干细胞疗法的可能性大大增加。 |
具有可调硬度和机械性能的生物打印结构在再现具有异质性硬度的原生组织环境中极具需求。在本应用说明中，我们详细介绍了如何利用BIONOVA X 进行多硬度肝脏构件的生物打印，并构建与生理相关的微观结构。我们还探讨了这些仿生结构如何推动先进的疾病建模，以及在具有不同机械性能的微环境中研究细胞的增殖、生长和迁移。这些技术为理解复杂疾病的发生和发展提供了有力工具，并有助于开发新型治疗方法。 重点： 机械性能（如硬度）可以通过上调生物标志物来模拟体内条件。 灰度生物打印技术可用于开发多硬度结构。 将脱细胞基质（dECM）等功能性生物材料与可光聚合的生物墨水相结合，更好地模拟原生组织环境。
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这个应用展示了如何利用BIONOVA X独特的连续打印机制，实现生理相关的心脏结构的生物制造，并促进其成熟度提升。通过高分辨率打印，直接在孔板中打印微柱，并在其周围接种由诱导多能干细胞（iPSC）分化的心肌细胞，构建能够收缩的模型。这些模型非常适合用于药物测试、疾病建模和精准医疗应用。 重点： 3D生物打印模型可引导细胞行为以模拟类疾病状态 可在多达24孔板中打印，适用于高通量筛选实验 创建适合长期组织成熟的模型
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具体应用案例-1.再生医学 创建患者特异性模型支持脊髓损伤和病变后的再生 |
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¶ 利用医学影像开发用于脊髓损伤修复的仿生3D支架在脊髓损伤修复领域，3D打印技术 和 仿生支架 已成为重要的研究工具。以下是一个典型的实验设置，用于开发适用于脊髓损伤修复的3D打印仿生支架，特别是在啮齿类动物模型中的应用。 ¶ 1. 利用医学影像开发仿生3D支架首先，使用医学影像（如CT、MRI）来获取患者或动物脊髓损伤区域的详细结构数据。通过这些影像数据，可以设计出具有生物学和力学相似性的 仿生3D支架。这种支架不仅能够模仿脊髓的微环境，还能提供结构上的支持，促进损伤区域的修复。
¶ 2. 快速连续打印脊髓轨道利用3D打印技术，快速、连续地打印出具有生理相关力学特性的脊髓轨道。这些轨道不仅模拟了脊髓的结构，还具备适合神经前体细胞（NPCs）生长的力学属性。
¶ 3. 将打印支架植入损伤部位促进轴突再生打印完成的仿生支架会被小心地植入脊髓损伤区域，作为一种临时性框架，为神经前体细胞提供一个合适的生长环境。这些支架的作用是 促进和引导轴突的再生，通过模拟神经组织的结构和功能，帮助修复脊髓损伤。
¶ 4. 调节材料浓度、光强或打印速度以改变降解速率为了确保支架能够适应脊髓损伤的修复需求，实验中会根据具体情况调整 材料浓度、光强或打印速度，从而调控支架的 降解速率。
¶ 5. 扩展到人类影像和支架实验最后的目标是将该方法从啮齿类动物模型扩展到人类脊髓损伤的修复。通过使用 人类医学影像（如MRI），可以创建与人类脊髓结构相匹配的3D支架。这些支架将具有类似的力学和生物学特性，适应人类脊髓修复的需求。
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 蓝色：皮质脊髓束（Corticospinal tract） 红色：红核脊髓束（Rubrospinal tract） 紫色：网状脊髓束（Reticulospinal tract） 绿色实线：移植的神经干细胞（Grafted NSCs） 绿色虚线：移植的神经干细胞轴突（Grafted NSC axons）  
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| 具体应用案例-2.疾病模型 | ||
¶ 3D生物打印力学传感器阵列及心肌细胞功能研究在心脏组织工程和药物筛选领域，利用 3D生物打印技术 创建具有生理特性的模型系统，是当前研究的一个重要方向。以下是一个典型的实验设置，旨在通过 3D生物打印力学传感器阵列 来研究心肌细胞的功能，特别是它们在药物影响下的收缩行为及心脏组织的成熟过程。 ¶ 1. 直接在多孔板中3D生物打印力学传感器阵列该实验首先在 多孔板（multi-well plate） 中 直接生物打印力学传感器阵列。这些阵列通过集成力学传感器（如压力传感器、应变计等）来实时监测 心肌细胞 的收缩力和应力变化。
¶ 2. 种植人诱导多能干细胞（iPSC）来源的心肌细胞接下来，实验中使用 人诱导多能干细胞（iPSC）来源的心肌细胞（cardiomyocytes）。iPSC来源的心肌细胞可以模拟人类心脏组织的生理特性，且具有 较高的生物学相关性，广泛用于药物筛选、毒性测试等研究。
¶ 3. 观察组织带的形成与肌原纤维（sarcomere）对齐在细胞种植后的培养过程中，观察心肌细胞是否能在 支架 上形成 一致的组织带结构，并检查 肌原纤维（sarcomere） 的对齐情况。肌原纤维对齐是成熟心肌组织的重要标志之一，反映了细胞间的相互作用和组织结构的稳定性。
¶ 4. 测试药物对心肌细胞收缩力的影响该实验系统还可以用来测试不同药物或治疗方法对心肌细胞 收缩力 的影响。通过改变培养基中药物的浓度，能够模拟不同药物对 心肌细胞收缩性 的作用，从而为 心脏病 相关药物的筛选提供数据支持。
¶ 5. 理想系统以理解心脏组织的成熟最终，借助这一 3D打印力学传感器阵列系统，研究人员可以全面了解 心脏组织的发育过程 和 成熟机制。通过实时监测心肌细胞的行为，能够揭示心脏组织如何在特定的环境条件下形成、成熟以及响应外界刺激。
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| 具体应用案例-3.仿生模型 | ||
¶ 实验设置：3D生物打印多硬度肝脏模型及肿瘤微环境研究在肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）的研究中，利用 3D生物打印技术 创建具有区域性硬度差异的肝脏组织模型，是研究肿瘤微环境及药物筛选的重要手段。以下是一个典型的实验设置，旨在通过 多硬度生物打印模型 模拟健康与硬化肝脏的环境，研究肿瘤的生长、侵袭行为及其对药物的响应。 ¶ 1. 直接3D生物打印多硬度肝脏组织模型通过 多硬度3D生物打印技术 打印出具有区域性硬度差异的肝脏模型，分别模拟健康肝脏和硬化肝脏的组织微环境。模型通过调整 生物墨水 的成分和打印参数，实现对肝脏不同区域硬度的精准控制。
¶ 2. 在模型中培养肝细胞和肿瘤细胞将 肝细胞 和 肿瘤细胞（如HCC细胞系）接种到打印的多硬度模型中，以模拟正常组织和肿瘤组织在不同机械环境下的行为。
¶ 3. 观察肿瘤生长及侵袭行为在培养过程中，观察 肿瘤细胞 如何在不同硬度区域中生长和侵袭，重点研究硬度对肿瘤微环境的影响。
¶ 4. 评估药物对肿瘤细胞的作用多硬度模型还可用于测试 抗癌药物 在不同硬度区域的效果，评估其对肿瘤细胞生长和侵袭的抑制能力。
¶ 5. 理想系统用于再现疾病特性与药物筛选最终，该实验设置为研究 HCC在硬化肝脏中的发生与发展机制 提供了理想的平台，并有助于筛选更有效的药物。
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 打印模型的Photomask图片，黑色区域为不进行打印的区域，其他区域根据图片灰阶的区别可以打印出不同的模型硬度。   |
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¶ 耗材和生物墨水介绍
¶ 技术参数
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参数 |
规格 |
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3D生物打印技术 |
直接孔内无层打印，基于数字光投影技术 |
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外部尺寸 (长 x 宽 x 高) |
20.3” x 15” x 17.4” / 515 mm x 380 mm x 441 mm |
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重量 |
41 kg (90 lbs) |
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多细胞打印 |
同一个模型中打印6种不同的细胞（Advanced Mode） |
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孔板格式 |
96孔板、24孔板、12孔板、6孔板 |
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构建体积 (X x Y x Z) |
96孔板：Ø 3 mm x 5 mm（Advanced Mode） |
| 24孔板：Ø 9 mm x 6 mm | |
| 12孔板：9 mm x 9 mm x 9 mm | |
| 6孔板：19 mm x 10 mm x 9 mm | |
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打印分辨率 (XY) |
10 μm |
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Z轴精度 (电动驱动) |
4 μm |
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LED波长 |
405 nm (FWHM ±7.5nm) |
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光强范围 |
4 - 16 mW/cm² |
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加热温度 |
室温至60°C |
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UV灭菌 |
UV-C (270±10 nm)灭菌 |
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用户界面 |
集成显示屏 |
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显示屏 |
10”触摸屏，支持戴手套操作 |
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连接性 |
USB-A |
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电源 |
100-240VAC, 50-60Hz, 200W |