UpNano和Fertili新方法：用3D打印推進(jìn)試管嬰兒研究

2023年1月6日，南極熊獲悉，高分辨率微尺度3D打印公司UpNano GmbH宣布開發(fā)了一種新型光聚合材料——UpFlow，這種材料能夠快速、精確地3D打印出用于新生動態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)的微環(huán)境。它是與澳大利亞試管嬰兒專家Fertilis公司聯(lián)合開發(fā)，在植入前為胚胎提供了一個更可控、變化更小的環(huán)境，并且比目前可用的其他產(chǎn)品更接近于人類身體。利用UpNano NanoOne 2PP 3D打印機(jī)可以減少30-40%的胚胎植入周期，而這通常是懷孕所需要的，可以節(jié)省患者的情感和經(jīng)濟(jì)痛苦。

Fertilis公司首席執(zhí)行官M(fèi)artyGauvin說："我們的設(shè)備允許受精、胚胎培養(yǎng)和胚胎冷凍保存在一個結(jié)構(gòu)中進(jìn)行，不再需要用手移動胚胎。事實(shí)上，這大大增加了成功率，減少了時間、成本和父母的壓力。"

△UpNano樹脂UpFlow。圖片來自UpNano。

這項(xiàng)新技術(shù)如何推進(jìn)試管嬰兒技術(shù)的發(fā)展？

據(jù)Fertilis公司稱，體外受精（IVF）對父母和胚胎來說都是一個緊張的時期。為了保持在植入前階段的安全和健康，胚胎必須暴露在不斷變化的條件下。這不僅造成了巨大的壓力，而且還增加了失敗的風(fēng)險，必須重復(fù)試管嬰兒周期。Fertilis公司為受精和胚胎植入之間的關(guān)鍵生命階段開發(fā)了一種新的環(huán)境，并申請了專利，以減少胚胎的壓力，提高IVF的成功率。這種 "首創(chuàng)"的3D打印微型設(shè)備的特點(diǎn)是直徑為0.05毫米，使IVF專業(yè)人員能夠準(zhǔn)確地控制和監(jiān)測受精卵的培養(yǎng)過程，消除了IVF專業(yè)人員在培養(yǎng)皿之間移動細(xì)胞的需要。

UpNano的首席運(yùn)營官和聯(lián)合創(chuàng)始人DeniseHirner說："UpFlow提供了更具有生物相容性的2PP材料，它具有更低的粘度。這使得生產(chǎn)后的處理要好得多，特別是通過對非常細(xì)的通道進(jìn)行沖洗，可以去除未聚合的材料并確保結(jié)構(gòu)元素的可重復(fù)性�！�

UpNano通過為UpFlow材料選擇特定的樹脂原料來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這些樹脂在最終紫外線照射固化前可一直保持低粘度。該材料的其他優(yōu)點(diǎn)包括它的高光學(xué)透明度，這使它成為對孵化的胚胎進(jìn)行顯微鏡檢查的理想選擇，而且它的自發(fā)熒光非常低。

Fertilis采用UpFlow與NanoOne打印機(jī)相結(jié)合，后者最近被提供給南澳大利亞大學(xué)的澳大利亞國家制造設(shè)施（ANFF）。這臺打印機(jī)不僅提高了用于胚胎孵化的3D打印微型設(shè)備的質(zhì)量，而且還提高了生產(chǎn)速度。Fertilis公司的首席執(zhí)行官進(jìn)一步解釋說："以前，我們的微流體裝置的3D打印需要整整兩星期的時間�，F(xiàn)在，只需要4個小時。這是生產(chǎn)過程的一個特殊加速。而且，最重要的是，使用UpFlow的結(jié)果是比以前取得的產(chǎn)品質(zhì)量更好。"

使用NanoOne還可以最大限度地利用其自適應(yīng)分辨率技術(shù)。這可以在打印時改變激光束的焦點(diǎn)寬度。較大和較小的特征可以在一次打印中完成，改善生產(chǎn)時間和質(zhì)量。UpNano聲稱，UpFlow的開發(fā)顯示了2PP 3D打印在細(xì)胞和醫(yī)學(xué)研究方面的巨大潛力。UpNano通過推出X Hydrobio INX U200證明了這一點(diǎn)，X Hydrobio INXU200是唯一可以商用的樹脂，可以將培養(yǎng)皿中的活細(xì)胞直接嵌入高度精確的3D打印結(jié)構(gòu)中，用于生物應(yīng)用。

△Denise Hirner，UpNano公司首席運(yùn)營官和聯(lián)合創(chuàng)始人。圖片來自UpNano。

增材制造在生物領(lǐng)域的擴(kuò)展

最近，3D生物打印專家CollPlant公司同樣擴(kuò)大了其材料組合，增加了一種新的生物墨水。這是CollPlant開發(fā)的的第二種基于重組人膠原蛋白（rhCollagen）的材料，被稱為 "Collink.3D 90"，據(jù)說它具有增強(qiáng)的機(jī)械性能，專門針對軟硬組織的打印需求。與現(xiàn)有的細(xì)胞培養(yǎng)水凝膠相比，這種墨水據(jù)說允許細(xì)胞快速遷移，這可能使它成為創(chuàng)造再生藥物的理想基礎(chǔ)。

△Collink 3D 90水凝膠內(nèi)人成纖維細(xì)胞3D細(xì)胞培養(yǎng)的熒光顯微照片

此前，英國哥倫比亞大學(xué)（UBC）的研究人員成功地對人類睪丸細(xì)胞進(jìn)行了3D生物打印，這被認(rèn)為是世界首創(chuàng)。在發(fā)現(xiàn)了一些精子生產(chǎn)潛力的早期跡象后，研究人員希望利用他們的成果來幫助男性不育癥。Ryan Flannigan博士是這項(xiàng)研究的主要作者，他聲稱不孕不育影響了大約15%的夫婦，其中男性因素是超過一半的確認(rèn)案例的促成因素。他補(bǔ)充說："我們將這些細(xì)胞3D打印成一個非常具體的結(jié)構(gòu)，模仿人類的解剖結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為這是我們刺激精子生產(chǎn)的最好機(jī)會。如果成功，這可能為目前沒有其他選擇的夫婦打開新的生育治療的大門。"