生物三维打印细胞负载水凝胶类组织的精准优化

生物三维打印技术与水凝胶的完美结合,可为制造复杂结构功能的组织器官提供一种极具吸引力的解决方案。定制打印细胞负载水凝胶类组织的内部结构,可以更好地仿生真实组织器官的三维微环境,对打印后细胞生长、组织形成和功能再生至关重要。但水凝胶理化特性多变,精准打印与设计结构匹配的多孔结构仍然极具挑战。提出基于光学相干层析成像技术(OCT)的生物三维打印细胞负载水凝胶类组织的精准优化方法,通过自制的三维扫频OCT系统无损在线成像打印组织块和定量评价结构参数,迭代降低设计与打印间的结构差异,提高细胞负载水凝胶打印的精准性和稳定性。实验结果表明,基于OCT无损定量表征结果反馈优化打印参数设置,指导打印过程,使得细胞负载水凝胶类组织的结构形态参数与设计值的偏差从40%左右控制到7%以内,包括内部孔隙尺寸、支撑尺寸、孔隙率、表面积、体积五项关键参数;细胞培养两周后的存活率从80%左右显著提高到90%以上。研究表明OCT技术为批量定制细胞负载水凝胶类组织、生物三维打印组织和器官等提供了具有潜力的精准化工具。

高校组织工程学实验室及实验技术与流程的安全管理

背景:组织工程学是一门综合性的高技术交叉学科,实验安全涉及范围广,伴随实验室安全事故的增加,高校组织工程学实验的安全管理已成为全球面临的重要公共卫生问题。目的:增强中国高校组织工程学安全管理措施,完善实验室安全管理体系。方法:检索PubMed数据库、Elseveir数据库、万方数据库和中国全文期刊数据库,1995年1月至2017年1月与组织工程实验过程中的生物安全、危险物品安全、废弃物安全、医疗信息安全、仪器操作安全、人体工程力学安全相关的文献,对组织工程实验室管理现状进行分析讨论。结果与结论:依据组织工程学实验技术特点和安全管理内容,分析国内组织工程学实验室安全管理体系现状及潜在问题,并结合中美实验室管理方式的差异,进一步针对性的提出组织工程学实验室安全改进措施:强化实验技术安全培训,提高实验人员的安全意识,建立实验室准入制度,完善安全设备设施,规范实验安全手册,成立专门的安全管理委员会监督执行实验室安全管理。通过设立全面系统的实验管理规范,保证高校组织工程学实验的安全运行,促进学科快速健康发展。

基于同轴细胞打印双网络生物墨水优化及类血管支架的打印

背景:细胞体外培养情况下无法在远离营养物质200μm以上的区域存活,血管网络构建对组织工程领域厚组织和器官再生至关重要,同轴细胞打印为体外构建类血管通道提供了一种新的方式。目的:优化生物墨水的同轴细胞打印性能,制备具有类血管结构的组织工程支架。方法:通过间歇式巴氏灭菌制备无菌海藻酸钠溶液,冷冻保存;以脱胶蚕丝为原料制备无菌丝素蛋白冻干粉,密封保存;将丝素蛋白冻干粉加入解冻的海藻酸钠溶液中,再加入人脐静脉内皮细胞,作为生物墨水;将生物3D打印机的外轴连接生物墨水,内轴连接交联剂,同轴打印类血管支架材料,进行光学相干层析成像扫描、扫描电镜观察;拉伸测试海藻酸钠与丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件(不含细胞)的弹性模量。采用冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液与人脐静脉内皮细胞制作同轴打印支架,冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液、人脐静脉内皮细胞与密封保存6个月的丝素蛋白冻干粉制作同轴打印支架,培养24 h后死活染色观察细胞存活率。设计打印串联与并联结构的类血管支架,培养1,3,7,10,14 d后检测细胞增殖情况。结果与结论:①光学相干层析成像扫描显示,该混合生物墨水最高打印高度为9层,整体厚度约为4.4mm;扫描电镜显示,类血管支架的中空纤维丝外壁呈无规则条状卷曲,存在微米级内部连通孔隙结构,中空纤维丝内壁具有更致密的孔隙结构;②丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件的弹性模量大于单纯海藻酸钠同轴打印环形试件(P<0.05);③采用保存7 d海藻酸钠溶液制作的支架细胞存活率为(86.7±3.4)%,加入丝素蛋白冻干粉支架的细胞存活率为(98.1±1.2)%,说明冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液未染菌,丝素蛋白的保质期可达6个月;④并联结构类血管支架培养7,10,14 d的细胞增殖活性高于串联结构的类血管支架(P<0.05);⑤结果表明,实验制备的类血管支架材料具有良好的生物相容性与机械性能。

基于同轴流技术的肝组织生物3D打印研究

生物三维打印为医疗领域提供全新的技术可能,可广泛应用于制造人工组织和器官。人工组织的功能和尺寸大小受限于组织的血管化,可利用同轴流挤出系统制造封装肝细胞的中空细丝,结合生物3D打印系统,叠层制造含微通道网络的肝组织。首先搭建集成化的同轴流生物3D打印系统,研究材料挤出速率、材料浓度等参数对中空细丝尺寸及出丝速度的影响;然后以肝细胞株C3A为材料,打印含多层管网机构的仿生肝组织;最后,对含微通道的肝组织进行分组培养,利用细胞活死染色法检测第24、48、72 h肝细胞在灌流组和非灌流组中的细胞存活率。实验表明,同轴流3D打印的组织,中空细丝之间有效融合,支架内部的立体微通道网络完整;打印过程对肝细胞损伤较小,中空细丝中的肝细胞存活率达90%以上;灌流组和非灌流组在培养72 h后,细胞存活率有显著的差异,证明对微通道灌流可以促进组织内部的物质交换,提高微通道周围肝细胞的存活率。研究提出打印方法和灌流系统,为人工组织的血管化以及培养方式提供全新的思路。

动态三维组织培养系统驱动方法的研究现状

背景:相比于动物模型,体外模型因其实验周期短、成本低、种属差异小等优点在毒理学、病理学和药学研究中被广泛使用。目前,动态三维组织培养模式是体外模型的重要发展趋势,而借助于微流控技术中驱动液体方式可实现体外模型的动态三维培养。目的:简述微流控领域中的微流体驱动方法和各自的优缺点,以及不同驱动方法在不同组织培养需求中的应用。方法:应用计算机检索CNKI、WebofScience数据库中与动态三维组织培养及微流控驱动方法实现细胞或组织动态培养的相关文献,检索中、英文关键词为"Microfluidic;Micropump;Organ-on-Chip;Three-dimensional tissue culture;微流控技术;微泵;器官芯片;三维动态组织培养"。结果与结论:微流控驱动方法主要分被动驱动与主动驱动,被动驱动包括表面张力泵、渗透泵、重力泵,主动驱动包括注射泵、蠕动泵,每种驱动方法均有其优缺点。对于动态三维组织培养系统中需要实现培养基流速的精准控制,可以优先考虑注射泵和阀门式蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现培养基的闭环流动,可优先考虑重力泵和蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现实验过程中的无菌环境,可优先考虑表面张力泵、重力泵和气动式蠕动泵;对于动态三维组织培养系统中需要实现高通量培养,可优先考虑表面张力泵、重力泵和气动式蠕动泵。

基于3D打印的双相磷酸钙胶原改性支架

背景:制作出类似天然骨成分和机械强度、表面活性良好且具有多孔结构的三维胶原/双相磷酸钙支架是骨组织工程研究的一个难点。目的:制备兼具高孔隙率、高机械强度和高表面生物活性的三维多孔骨组织支架。方法:以质量比为60∶40的羟基磷灰石与β-磷酸三钙为浆料,利用3D打印技术制备双相磷酸钙支架,高温烧结后,分别以0.5,1.0,1.5g/L的Ⅰ型胶原溶液对支架进行涂覆处理,制备胶原/双相磷酸钙支架,通过表观形貌、孔隙率、吸水率、机械性能测试筛选最佳Ⅰ型胶原溶液涂覆质量浓度,进行细胞实验。将大鼠骨髓间充质干细胞分别接种于双相磷酸钙支架与胶原/双相磷酸钙支架上,培养1,7d,Calcein-AM染色观察细胞活性;培养1,3,7d,Alamar Blue法检测细胞增殖。结果与结论:①当Ⅰ型胶原溶液涂覆质量浓度为0.5g/L时,胶原/双相磷酸钙支架具有良好的孔隙率与吸水率,抗压强度为(4.99±0.15)MPa,压缩模量为(95.24±0.57)MPa,符合天然松质骨的机械强度要求,细胞实验选择此涂覆质量浓度;②两种支架都支持骨髓间充质干细胞的生长,培养至7d时,细胞在胶原/双相磷酸钙支架表面已基本长满,大多呈梭形或星形,细胞伸展良好,排列紧密,在支架上黏附形成网状结构,但双相磷酸钙支架上还有部分区域无细胞黏附;③两组支架中培养1,3d的细胞增殖比较差异无显著性意义(P>0.05),胶原/双相磷酸钙支架上培养7d的细胞增殖快于双相磷酸钙支架(P<0.05);④结果表明在保证孔隙率、高机械强度的情况下,Ⅰ型胶原溶液涂覆可提高双相磷酸钙支架的生物活性。

基于3D打印的Ⅰ型胶原涂覆β-TCP骨组织工程支架研究

根据骨缺损形态构建个性化的组织工程支架在骨组织工程应用中有巨大需求。基于3D打印技术制备个性化的I型胶原涂覆的β-磷酸三钙(β-TCP)骨支架。通过比较0/90°、0/60°、0/45°的填充角度,0.10、0.25、0.50 mg/m L涂覆胶原的浓度对β-TCP支架孔径、孔隙率、力学性能的影响,选定最优填充角度为0/90°及最佳涂覆胶原的浓度为0.50 mg/m L的β-TCP/胶原支架。所得支架能准确地再现设计的三维模型,具有多级孔结构,大孔平均直径为315μm,微孔直径为3~5μm,孔隙率为84%。β-TCP/胶原支架的抗压能力为(12.29±0.88)MPa,压缩弹性模量为(116.74±27.75)MPa,与成人松质骨相似。体外大鼠骨髓间充质干细胞(m BMSCs)支架培养实验结果显示,涂覆胶原的支架具有更好的生物相容性,能有效促进m BMSCs的粘附增殖,β-TCP/胶原支架上细胞具有更高的碱性磷酸酶(ALP)活性和Collagen-I、BSP相关成骨基因的表达。研究结果显示,3D打印制备的I型胶原涂覆的β-TCP支架具有匹配的外形,良好可控的孔隙率,对m BMSCs有良好成骨活性,为骨组织支架在临床上应用提供新的技术。

同轴打印双交联海藻酸钠/丝素蛋白血管网络支架

背景:构建组织工程类血管结构是复杂组织和器官再生的关键,利用3D打印技术构建类血管结构成为目前研究的热点。目的:利用生物3D打印和同轴挤出系统,采用海藻酸钠和丝素蛋白组成的生物墨水,同轴打印具有高度有序排列的可灌注血管结构。方法:以含5%海藻酸钠与5%丝素蛋白的混合溶液作为生物墨水,以含5%氯化钙与13%F127的混合溶液作为交联剂,采用生物打印机打印海藻酸钠/丝素蛋白凝胶,进行光学相干层析成像与扫描电镜观察。将含5%海藻酸钠与5%丝素蛋白的混合溶液与人肝癌细胞C3A悬液混合,作为生物墨水,以含5%氯化钙与13%F127的混合溶液作为交联剂,采用生物打印机打印含细胞的海藻酸钠/丝素蛋白凝胶,置入培养基中培养24 h后进行Calcein-AM染色,荧光显微镜下观察。结果与结论:①光学相干层析成像:支架结构为多层复合的中空管道,凝胶丝具有完整的中空结构,且各通道之间互相贯通,这种结构类似血管的中空通道,有利于营养物质和代谢废物的运输;②扫描电镜:可见并行排列的中空管道结构,管道边界清晰,直径在400μm左右,且边界之间形成了由F127去除导致的微孔结构;③荧光显微镜:细胞均匀分散在通道两侧的材料中,细胞在支架中的生长情况良好,细胞存活率高于95%;④结果表明:基于同轴喷头的生物3D打印技术和海藻酸钠/丝素蛋白生物墨水,可用于进一步构建血管化功能组织。

利用同轴3D打印技术构建促内皮细胞生长类血管组织工程支架

体外构建血管网络对组织工程领域厚组织与器官再生至关重要。利用同轴3D打印技术,以海藻酸钠/丝素蛋白为生物墨水,可快速制备含人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的类血管组织工程支架。首先通过材料压缩模量和可打印性测试,优化适用于同轴系统的材料浓度;然后通过光学相干层析成像技术,研究打印参数对中空纤维丝形状的影响,优化同轴打印参数;结合模拟灌流实验,对支架内部类血管结构进行表征;最后通过细胞活、死染色和Alamar Blue法,检测支架中HUVECs生长情况。结果表明,经优化的生物墨水及打印参数能顺利制备具有内部联通性完整的类血管组织工程支架;HUVECs在体外培养时存在团聚生长现象,类血管通道的存在有利于维持组织整体活性,一周存活率在97%以上,且相比对照组能够维持较高的增殖速率。研究证明,利用同轴3D打印技术能成功构建促内皮细胞生长的类血管组织工程支架,可为厚组织及器官再生提供新的可能。

基于3D打印羟基磷灰石支架的填充结构与力学性能研究

3D打印骨组织工程支架是近来的研究热点,而制备同时具有高孔隙率和足够力学性能的骨组织工程支架是研究的难点之一。在孔隙率相同条件下,探究不同填充角度结构对3D打印支架力学性能影响。首先用Solid Works软件设计孔隙率相同的3种不同填充角度(45°、60°、90°)支架结构,以交点处结构作为支架的最小支撑单元,并用ABAQUS软件对其进行力学性能仿真,对仿真所得单元结构压缩模量进行累加,探究填充角度对支架力学性能的影响;进而通过3D打印制备3种填充结构的羟基磷灰石支架,测试支架的孔隙率和力学性能,对仿真结果进行验证。结果表明,仿真所得3种填充结构的压缩模量比为Es(90°)∶Es(60°)∶Es(45°)=12.3∶10.9∶10.0。打印得到3种不同填充角度(90°,60°,45°)的羟基磷灰石支架孔隙率无显著性差异,其压缩模量比为Es(90°)∶Es(60°)∶Es(45°)=15.4∶13.1∶10.0,与仿真结果趋势一致,90°填充的支架具有最高的抗压强度((7.36±0.63)MPa)和压缩模量((33.55±2.49)MPa),与力学性能最低的45°填充支架相比,抗压强提高74.8%,压缩模量提高55.18%。在孔隙率相同的条件下,单个孔型面积越小,其压缩模量和抗压强度越高。该研究为制备最优填充结构的3D打印生物支架提供分析方法和理论依据。

填充结构对3D打印聚己内酯支架力学性能的影响

背景:3D打印聚己内酯组织工程支架是近些年来研究的热点之一,选择合适的材料制备力学性能优良的多孔支架是当前研究的难点。目的:制备不同填充结构的三维多孔聚己内酯支架,研究其机械性能。方法:设计0°/90°、0°/60°、0°/60°/120°、0°/45°和0°/45°/90°/135°5种填充结构,采用生物3D打印机打印三维多孔聚己内酯支架,测试支架的孔隙率及压缩和拉伸性能。结果与结论:(1)5种支架的孔隙率比较差异无显著性意义(P>0.05);(2)从Z方向压缩时,不同填充结构聚己内酯支架的压缩性能差异很小;(3)从Y方向压缩时,0°/45°、0°/60°、0°/90°三种支架的压缩性能随填充角度增加而增强,0°/45°/90°/135°支架的压缩模量和强度比0°/45°支架高,0°/60°/120°支架的压缩模量和强度比0°/60°支架强;(4)从X方向压缩时,支架压缩模量和强度的规律与Y方向压缩相反;在5种支架中,0°/45°/90°/135°支架的拉伸模量和强度最大,0°/90°支架的拉伸模量和强度最小,0°/45°、0°/60°、0°/90°支架的拉伸强度和模量随角度增加而减小;(5)结果表明,0°/90°和0°/60°/120°填充结构的支架可满足力学性能各向同性的生理环境需求,其他3种结构可满足人体组织各向异性生长环境的要求。

京尼平交联3D打印胶原/壳聚糖支架的表征

背景:胶原/壳聚糖支架需交联才能达到相应力学性能,有研究表示调节交联剂浓度可以在一定范围内调控支架的理化性能。目的:探究京尼平浓度对胶原/壳聚糖支架理化性能的影响,制备理化性能可调节的组织工程支架。方法:将胶原和壳聚糖粉末分别溶于弱酸后混合均匀,作为打印墨水,利用生物3D打印机低温打印胶原支架与胶原/壳聚糖支架,经冻干、中和处理后分别以1,3,5 mmol/L的京尼平进行交联。检测各组支架的表观结构稳定性、抗拉能力、溶胀性能、降解性能与生物相容性。结果与结论:①将支架在PBS中浸泡3 d后,对比未交联的冻干支架,交联后胶原支架表面维持规则的孔结构,但是支架出现明显变形;交联后胶原/壳聚糖支架表面结构规则,仅1 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架存在轻微变形。②随着京尼平浓度的增加,各组支架的力学性能增加,并且对应交联浓度下的胶原/壳聚糖支架力学性能好于胶原支架。③随着京尼平浓度的增加,胶原支架的溶胀率下降,胶原/壳聚糖支架的溶胀率无明显变化。④浸泡于胶原酶溶液中后,不同浓度京尼平交联的胶原支架在1 h内被完全降解,胶原/壳聚糖支架的降解速率随京尼平浓度的增加而降低,均呈现先快速后平缓的趋势。⑤将骨髓间充质干细胞接种于各组交联支架3 d后,1,3 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架(或胶原支架)上的细胞数量明显多于5 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架(P<0.05)。⑥结果表明,京尼平可在一定范围调节胶原/壳聚糖支架理化性能,其中3 mmol/L京尼平交联的胶原/壳聚糖支架具有较好的力学性能、抗酶解能力与生物相容性。

基于散射OCT量化表征组织工程中细胞活性分布的研究

非侵入且无需标记的细胞活性分布检测在组织工程中具有重要意义。本研究利用散射光学相干层析成像(OCT)技术量化表征三维组织模型中的细胞活性分布,提出优化的深度解析(ODR)散射算法以重建细胞/材料的散射对比增强图像,定量分析散射系数与细胞浓度、存活状态的关联性,表征三维组织内的细胞活性分布。多层样本模型实验结果表明,采用ODR散射算法能够提高样本散射成像的灵敏度和深度;人肝癌细胞C3A和人类真皮成纤维细胞负载的水凝胶实验验证了细胞浓度、细胞活性均和散射系数线性相关,皮尔逊相关系数分别为0.9207和0.9913,表明可用散射系数量化表征水凝胶支架中的细胞浓度和细胞存活状态。基于ODR的散射OCT可以无损无标记检测组织工程支架中的细胞活性分布,可对载细胞支架的细胞活性分布开展长期研究,有望成为疾病模型构建、药物筛选和细胞治疗的监测工具。

基于三维打印的磷酸三钙骨组织工程支架烧结工艺研究

磷酸三钙(TCP)是构建骨组织工程支架常用的生物陶瓷材料。三维(3D)打印的TCP支架具有精确可控的孔隙结构,但存在力学性能不足的问题。由于烧结工艺对生物陶瓷支架力学性能的影响至关重要,本文详细探讨了不同烧结温度对3D打印TCP支架的力学性能的影响,测试了不同烧结温度制备的支架的表观形貌、质量和体积收缩率、孔隙率、力学性能以及降解性能。结果表明,当烧结温度为1150℃时,晶粒生长充分、气孔最少,支架具有最大的体积收缩率、最小的孔隙率以及最优的力学性能,压缩模量和抗压强度可以分别达到(100.08±18.6)MPa和(6.52±0.84)MPa,能够满足人体松质骨力学强度的要求。此外,与其他烧结温度下制备的支架相比,1150℃下烧结制备的支架在酸性环境中降解最慢,进一步说明其在长期植入时具有更佳的力学稳定性。该支架可支持骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附和快速增殖,具有良好的生物相容性。综上,本文优化了3D打印TCP支架的烧结工艺,提高了其力学性能,为其作为承重骨的应用奠定了基础。

三维打印皮肤组织研究进展

生物三维打印技术可以在计算机控制下,将多种生物材料和细胞精准定位组装到设计位置形成三维类组织,是目前制造复杂多层结构皮肤组织最具潜力的新技术.本文在分析人体皮肤结构和组成基础上,首先综述了生物三维打印皮肤的结构建模、生物材料和种子细胞等基本流程和关键要素;然后系统介绍了激光打印皮肤、喷墨打印皮肤、连续挤出打印皮肤和原位打印皮肤的原理和研究现状,总结了它们的优缺点;在此基础上,探讨了三维打印皮肤技术未来的发展方向,系统归纳了生物三维打印皮肤在临床治疗、药物筛选和基础研究领域的价值.

基于专利分析的3D生物打印产业发展态势研究

目的:揭示3D生物打印产业技术研发态势和专利布局,以期为相关机构提供竞争情报,为行业发展提供数据支撑。方法:基于3D生物打印领域产业调研和技术分解,构造检索式获取数据,多维度量化分析领域专利。结果:3D生物打印产业发展可分为孕育期、萌芽期和高速发展期;该产业集中度较低,处于分散竞争阶段;申请人多依据地缘因素选择合作对象,合作方之间多为不同类型的机构;中国申请人的专利申请量占全球的比重已接近50%,但美国申请人的专利篇均被引频次仍远超中国;美国申请人更关注海外市场。结论:3D生物打印产业尚未形成规模效应,有必要整合业内资源,打造产业集群;中、美两国在该产业都具有优势地位,中国亟待加强海外专利布局;综合权衡专利数量和质量,美国申请人的专利竞争力仍高于中国,中国需培育更多核心专利。

善立良法才能善用科技

科技正日益成为人类社会发展的主要推动力。近代以来随着知识和技术积累到一定程度,科技发展开始以指数增长的方式快速增长,深度科技化的人类社会即将到来。基因工程、纳米技术、人工智能技术等前沿科技迅猛发展在给人类带来巨大福祉的同时,不断突破着人类的伦理底线和法律边界,科技发展可能将超过人类社会的理解和承受能力,接近“科技奇点”。

扫频OCT系统k域相位数值补偿方法研究

由于各个镜面的转轴、面型误差和镜面机械旋转抖动等因素引起扫频光源输出光谱的不稳定,使得经过马赫-曾德尔干涉仪产生的等波数取样并不十分理想,导致扫频光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)系统轴向分辨率与信噪比降低。通过平均波数域(k域)不同成像深度处的原始解缠相位与线性拟合相位的相位差得到补偿数据,实现扫频OCT系统等波数间隔取样不理想的数值补偿,在5 mm成像深度范围轴向分辨率稳定在12.67~16.63μm,接近系统理想分辨率,系统信噪比增大率最大达到7.4%。使用经k域相位数值补偿后的扫频OCT系统进行盖玻片堆和3D打印支架等成像测试,结果表明数值补偿后的成像效果更好。

基于光学相干层析成像技术的肿瘤细胞侵袭成像

构建合适的肿瘤细胞侵袭模型、开发肿瘤细胞侵袭的定量监测方法一直是癌症研究的热点。构建了厚度超过1 mm的三维肿瘤体外侵袭模型,利用搭建的超宽带谱域光学相干层析成像系统,检测了细胞的迁移和侵袭动态,从细胞迁移距离变化和基质材料分解两方面来表征肿瘤细胞的体外侵袭过程;通过光学相干层析成像散射界面的峰值变化来定量检测肿瘤细胞的迁移距离,结合三维图像量化基质材料的表面曲度、厚度、整体体积变化来表征肿瘤细胞侵袭过程的基质材料分解与变形信息。结果表明:光学相干层析成像技术检测到的肿瘤细胞侵袭引起的细胞团簇位置变化、基质材料形态改变与苏木精-伊红染色切片、激光共聚焦结果相匹配,验证了光学相干层析成像技术检测肿瘤细胞侵袭的可行性;通过设计不同营养梯度、不同pH微环境下的三维肿瘤模型,利用搭建的光学相干层析成像系统,准确地量化了不同时间、不同体外微环境下肿瘤细胞的迁移距离、基质材料表面曲度、厚度和整体体积变化。与苏木精-伊红染色、激光共聚焦方法相比,所提方法可以连续监测肿瘤细胞的侵袭过程,更全面地反映肿瘤细胞迁移和侵袭的机理。

制造辅助的光学相干层析成像方法研究

提出一种制造辅助的光学相干层析成像(M-OCT)方法来实现高分辨、无损、全纵深、大体积成像。该方法融合离散制造原理和显微层析成像方法,在离散制造过程中通过OCT获取高分辨率图像,离散制造和OCT扫描同步或交替进行,结合图像拼接算法,在完成制造的同时获取制造样品的三维全纵深图像。利用三维(3D)打印技术构建高分子支架并进行M-OCT验证,成像结果与微计算机断层扫描技术(Micro-CT)结果一致,而M-OCT相比Micro-CT可以更清晰地分辨出相邻层材料堆积融合状态及制造缺陷。基于M-OCT的高分辨率成像结果,量化了整个支架的打印层厚、不同区域的孔径、丝径。大体积、高分辨OCT为3D打印、细胞组装、生物制造、自动切片等离散制造过程的监控及无损检测提供了一种新方法。