Journal of Zhejiang University

Current Issue: <BDM>

ISSN: 2096-5524 (print version); ISSN: 2522-8552 (electronic version); started in 2018, quarterly

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Bio-Design and Manufacturing (BDM) reports new research, new technology and new applications in the field of biomanufacturing, especially 3D bioprinting. As an interdisciplinary field, topics of this journal cover tissue engineering, regenerative medicine, mechanical devices from the perspectives of materials, biology, medicine and mechanical engineering, with a focus on manufacturing science and technology to fulfil the requirement of bio-design.

Bio-Design and Manufacturing

ISSN: 2096-5524 (print version); ISSN: 2522-8552 (electronic version); started in 2018, quarterly

2022 Vol.5 No.3 P.433-639

Cover:

<229>

<<< CONTENTS >>>

Editorial

Simultaneous multimaterial multimethod bioprinting

Hongzhao Zhou, Peng Liu, Ziqi Gao, Qi Li, Weikang Lv, Jun Yin, Bin Zhang, Huayong Yang & Liang Ma

DOI: 10.1007/s42242-022-00203-5 Downloaded: 560 Clicked: 407 Cited: 0 Commented: 0(p.433-436) <Full Text>

Chinese summary <7> 浙大(dà)楊華勇院士團隊 | 多工(gōng)藝多材料同步新型生(shēng)物(wù)3D打印方法

本文來自本刊主編浙江大(dà)學機械工(gōng)程學院楊華勇院士團隊，介紹了一(yī)種可實現多工(gōng)藝多材料同步構建的新型生(shēng)物(wù)3D打印方法，該方法可以支持多種生(shēng)物(wù)材料的同步沉積打印。本研究提出的多材料生(shēng)物(wù)制造方法非常靈活，可适用于基于天然生(shēng)物(wù)材料、合成生(shēng)物(wù)材料、細胞聚集體(tǐ)或複合材料的生(shēng)物(wù)墨水，并能準确複現異質組織的複雜(zá)組成。模塊化的噴頭設計增加了組合打印方法的靈活性，可以将擠出式、噴墨式、光固化式、靜電紡絲等多種打印技術融合到打印過程中(zhōng)，也可根據制造精度或所選生(shēng)物(wù)材料的要求進行個性化定制。利用上述功能完備的混合生(shēng)物(wù)3D打印系統，可以實現在同一(yī)打印平台上構建無法用單一(yī)工(gōng)藝打印的複雜(zá)異質組織或器官。

Research Article

Development of digital organ‑on‑a‑chip to assess hepatotoxicity
and extracellular vesicle‑based anti‑liver cancer immunotherapy

Guohua Wu, Jianguo Wu, Zihan Li, Shengyu Shi, Di Wu, Xuanbo Wang, Han Xu, Hui Liu, Yixiao Huang, Rending Wang, Jia Shen, Zhihong Dong & Shuqi Wang

DOI: 10.1007/s42242-022-00188-1 Downloaded: 552 Clicked: 632 Cited: 0 Commented: 0(p.437-450) <Full Text>

Chinese summary <7> 【封面文章】浙江大(dà)學王書(shū)崎等 | 構建數字化器官芯片用于評估藥物(wù)肝毒性和探索基于細胞外(wài)囊泡的肝癌免疫治療

本研究論文聚焦構建數字化器官芯片用于評估藥物(wù)肝毒性和探索基于細胞外(wài)囊泡的肝癌免疫治療。近年來，器官芯片成爲評估藥物(wù)毒性和開(kāi)發新型抗癌藥物(wù)中(zhōng)最具潛力的新型平台。然而，目前的器官芯片主要基于單一(yī)的培養單元也即“單罐”式的培養，通常進行整體(tǐ)性分(fēn)析，并行處理能力較差。鑒于此，在本研究中(zhōng)，通過将微孔陣列與均一(yī)化的肝癌細胞微球相結合，開(kāi)發了一(yī)種數字化的器官芯片，與傳統“單罐”式器官芯片相比，這種包含 100 多個分(fēn)析單元的數字化器官芯片将傳統的整體(tǐ)分(fēn)析單元進行分(fēn)割，将傳統整體(tǐ)性分(fēn)析方式轉變爲數字分(fēn)析。其中(zhōng)，每一(yī)個均一(yī)性較好的肝癌微球都可視爲一(yī)個獨立的肝癌培養單元，極大(dà)地增加了芯片中(zhōng)分(fēn)析單元的并行處理能力，提高了器官芯片中(zhōng)藥物(wù)的反應速度。同時微陣列與微球的結合也減少了分(fēn)析單元之間的熒光信号幹擾。利用該數字化器官芯片平台對索拉非尼殺傷肝癌的效果進行評估，結果顯示，10 μM的索拉非尼顯示出明顯的抗癌效果，與2D條件和傳統器官芯片中(zhōng)的藥物(wù)濃度相比，數字化器官芯片中(zhōng)索拉非尼的抗癌作用濃度與之前報道的在體(tǐ)内的抗癌濃度具有一(yī)緻性。此外(wài)，在本研究中(zhōng)，利用該數字化器官芯片平台探索了自然殺傷細胞來源的細胞外(wài)囊泡對肝癌具有一(yī)定的殺傷效果。該數字化器官芯片平台的成功開(kāi)發爲評估藥物(wù)毒性和探索新的抗癌方法提供了高并行性和低變異性的分(fēn)析工(gōng)具，從而增加了藥物(wù)篩選及測試的準确性和可靠性，爲加速創新藥物(wù)研發提供了新平台。

Customizable design of multiple-biomolecule delivery platform for enhanced osteogenic responses via ‘tailored assembly system’

Hyun Lee, Min-Kyu Lee, Ginam Han, Hyoun-Ee Kim, Juha Song, Yuhyeon Na, Chang-Bun Yoon, SeKwon Oh, Tae-Sik Jang & Hyun-Do Jung

DOI: 10.1007/s42242-022-00190-7 Downloaded: 636 Clicked: 489 Cited: 0 Commented: 0(p.451-464) <Full Text>

Chinese summary <7> 韓國加圖立大(dà)學Hyun-Do Jung等 | 可定制的多生(shēng)物(wù)分(fēn)子遞送平台設計：通過“定制裝配系統”增強成骨反應

本研究論文聚焦三維(3D)打印的金屬骨支架設計及其成骨效果的優化。多孔钛（Ti）支架因其優越的生(shēng)物(wù)相容性和良好的機械特性而被廣泛應用于骨替代支架。然而，表面自然形成的TiO2限制了快速的骨整合。不同的生(shēng)物(wù)分(fēn)子已被廣泛應用于克服這一(yī)問題; 然而，均質多孔钛支架不能同時傳遞多個具有不同釋放(fàng)行爲的生(shēng)物(wù)分(fēn)子。在本研究中(zhōng)，采用二體(tǐ)結合和緻密化的方法制備了内緻密外(wài)多孔的功能分(fēn)級多孔钛支架（FGPTs）。添加生(shēng)長因子(BMP-2)和抗生(shēng)素(TCH)的FGPTs作爲骨替代材料具有良好的力學性能，同時具有良好的結構穩定性。BMP-2的釋放(fàng)時間非常持久，而TCH的釋放(fàng)與均質多孔钛支架(對照組)中(zhōng)相當。由于BMP-2釋放(fàng)時間的延長，使用FGPTs獲得的成骨分(fēn)化得以維持。根據前期釋放(fàng)時間，使用金黃色葡萄球菌對這些支架的抗菌特性進行驗證。此外(wài)，提出了帶有不同的孔隙特征的分(fēn)級多孔钛支架的候選材料。

A 3D in vitro co-culture model for evaluating biomaterial-mediated
modulation of foreign-body responses

Betul Cakmak, Pelin Saglam-Metiner, Goze Beceren, Yu S. Zhang & Ozlem Yesil-Celiktas

DOI: 10.1007/s42242-022-00198-z Downloaded: 645 Clicked: 573 Cited: 0 Commented: 0(p.465-480) <Full Text>

Chinese summary <7> 土耳其Ozlem Yesil-Celiktas等 | 一(yī)種用于評估生(shēng)物(wù)材料介導異物(wù)反應調節的3D體(tǐ)外(wài)共培養模型

本研究論文聚焦體(tǐ)外(wài)組織模型在免疫反應體(tǐ)外(wài)評估上的應用。生(shēng)物(wù)材料植入後的免疫反應可能會在不同程度上縮短植入物(wù)的壽命或影響植入物(wù)的功能。在這項研究中(zhōng)，研究人員(yuán)使用聚丙烯酰胺 - 海藻酸鹽（PAAm-Alg）水凝膠（已被表征爲生(shēng)物(wù)相容性材料，并被證明可以增強體(tǐ)内軟骨再生(shēng)），以及石墨增強水凝膠（PAAm-Alg-G）作爲非生(shēng)物(wù)相容性對照，以評估巨噬細胞附着和極化至促炎或抗炎表型。不同生(shēng)物(wù)材料在成纖維細胞和軟骨細胞存在下(xià)的性能通過體(tǐ)外(wài)模型得到驗證，而因此該模型也證明了對異物(wù)反應的調節功能。該模型使用混有細胞的5%甲基丙烯酰基明膠和0.1%甲基丙烯酸化透明質酸的水凝膠來模拟細胞外(wài)基質（ECM）并支持細胞活性、增殖、遷移和功能等。在模拟ECM中(zhōng)植入的PAAm-Alg-G水凝膠對成纖維細胞和軟骨細胞均表現出細胞毒性和遺傳毒性，同時對具有增加免疫應答的巨噬細胞表現出促增殖作用。在第13天，PAAm-Alg水凝膠的M1 / M2比值爲0.73，而PAAm-Alg-G爲2.64，導緻顯著的M1表型優勢。此外(wài)，轉化生(shēng)長因子 β-3（TGF-β3）加載的PAAm-Alg 水凝膠使得M1 / M2 比值稍微平衡爲 0.87。在PAAm-Alg水凝膠存在下(xià)分(fēn)泌的白(bái)細胞介素-6（IL-6）濃度在第13天顯著降低，而白(bái)細胞介素-10（IL-10）濃度的增加則證實了從促炎到抗炎反應的轉變。通過開(kāi)發簡單而強大(dà)的三維體(tǐ)外(wài)模型來預測免疫反應在生(shēng)物(wù)材料的臨床應用和轉化方面具有獨特優勢。

In vivo evaluation of additively manufactured multi-layered scaffold
for the repair of large osteochondral defects

Maryam Tamaddon, Gordon Blunn, Rongwei Tan, Pan Yang, Xiaodan Sun, Shen-Mao Chen, Jiajun Luo, Ziyu Liu, Ling Wang, Dichen Li, Ricardo Donate, Mario Monzón & Chaozong Liu

DOI: 10.1007/s42242-021-00177-w Downloaded: 640 Clicked: 549 Cited: 0 Commented: 0(p.481-496) <Full Text>

Chinese summary <7> 倫敦大(dà)學學院劉朝宗等 | 用于修複大(dà)面積骨軟骨缺損的增材制造多層支架的體(tǐ)内評價

本研究論文聚焦用于修複大(dà)面積骨軟骨缺損的增材制造多層支架的體(tǐ)内評價。骨軟骨缺損的修複是骨科的主要臨床挑戰之一(yī)。成熟的骨軟骨組織工(gōng)程方法已顯示出早期治療較小(xiǎo)軟骨缺陷的潛力。然而，大(dà)缺陷的再生(shēng)成功率較低，這主要是由于關節的機械環境和組織的異質性導緻。在這項研究中(zhōng)，我(wǒ)們利用增材制造技術并結合已有的激光燒結和材料擠壓技術，開(kāi)發了一(yī)種多層骨軟骨支架，以匹配骨軟骨組織的天然異質性。該支架基于钛和聚乳酸基質增強的膠原，形成“三明治”的複合結構。我(wǒ)們研究了支架的微觀結構和力學性能，并在綿羊髁軟骨模型中(zhōng)測試了其在修複大(dà)面積骨軟骨缺損中(zhōng)的安全性和有效性。通過12 周的體(tǐ)内評價，與膠原蛋白(bái)-羟基磷灰石支架相比，多層支架中(zhōng)的骨長入廣泛且顯著增加，并且實現了穩定的機械固定，爲覆蓋軟骨的愈合提供了有力的支持，可通過透明狀軟骨的形成來證明。組織學檢查顯示，多層支架組的再生(shēng)軟骨優于對照組。軟骨形成基因如聚集蛋白(bái)聚糖和膠原蛋白(bái)-II 在支架中(zhōng)增加，高于對照組。研究結果揭示了無細胞“可轉化”骨軟骨支架的安全性和有效性，該支架有可能用于下(xià)一(yī)步外(wài)科手術治療大(dà)面積骨軟骨缺損。

3D printing of osteocytic Dll4 integrated with PCL for cell fate
determination towards osteoblasts in vitro

Pengtao Wang, Xiaofang Wang, Bo Wang, Xian Li, Zhengsong Xie, Jie Chen, Tasuku Honjo & Xiaolin Tu

DOI: 10.1007/s42242-022-00196-1 Downloaded: 633 Clicked: 606 Cited: 0 Commented: 0(p.497-511) <Full Text>

Chinese summary <7> 重慶醫科大(dà)學塗小(xiǎo)林等 | 構建硬材料和細胞一(yī)體(tǐ)化3D打印新技術和發現骨細胞Dll4調控骨髓基質細胞成骨分(fēn)化

本研究論文聚焦如何提高3D打印硬材料裏細胞的存活率和控制細胞命運問題。3D打印硬材料可以适配骨的形狀和加強力學支撐，本文設計了一(yī)種硬材料和細胞一(yī)體(tǐ)化3D打印技術體(tǐ)系，構建調控骨發育信号（Notch），引導骨髓基質細胞成骨分(fēn)化的硬材料支架。建立了聚己内酯（PCL）和細胞集成3D打印系統（PCI3D），交互打印PCL束和負載細胞的水凝膠束，并形成網絡通道，遞送營養。PCI3D模塊中(zhōng)細胞存活率超過87%，培養7天細胞增殖6倍。骨細胞MLO-Y4過表達Notch配體(tǐ)Dll4，在PCI3D模塊中(zhōng)與75%的基質細胞混合後占25%。與Dll1或Dll3等其他delta樣家族成員(yuán)不同，骨細胞Dll4促進小(xiǎo)鼠原代和骨髓基質細胞系成骨分(fēn)化和礦化（長達28天）。機制研究上，使用Cre重組酶條件性敲除原代骨髓基質細胞（BMSCs）Notch轉錄因子RBPjκ後，失去(qù)對骨細胞Dll4的應答，因而不能産生(shēng)成骨分(fēn)化。研究結果表明，骨細胞Dll4激活BMSCs的依賴于RBPjκ的經典Notch信号，促使BMSCs定向分(fēn)化。此外(wài)，骨細胞Dll4顯示促血管生(shēng)成的潛力。骨細胞Dll4是決定細胞朝向成骨細胞分(fēn)化的成骨微環境，将打破傳統骨科植入物(wù)的生(shēng)物(wù)活性低的局限，開(kāi)辟應用新途徑。

Droplet-based bioprinting enables the fabrication
of cell–hydrogel–microfibre composite tissue precursors

Marcin Kotlarz, Ana M. Ferreira, Piergiorgio Gentile, Stephen J. Russell & Kenneth Dalgarno

DOI: 10.1007/s42242-022-00192-5 Downloaded: 619 Clicked: 576 Cited: 0 Commented: 0(p.512-528) <Full Text>

Chinese summary <7> 英國紐卡斯爾大(dà)學Kenneth Dalgarno等 | 基于液滴生(shēng)物(wù)打印制造細胞-水凝膠-微纖維複合組織前體(tǐ)

本研究論文聚焦多液滴融合打印的技術創新與應用實例。複合材料能結合各組分(fēn)材料優勢實現獨特的材料性能，在許多組織工(gōng)程應用中(zhōng)具有特殊價值。将水凝膠和纖維支架相結合可以增強組織結構的生(shēng)物(wù)和結構功能性，但開(kāi)發有效且可擴展的方法用于制造此類複合材料存在挑戰。本工(gōng)作使用一(yī)種基于液滴的生(shēng)物(wù)打印系統 (reactive jet impingement, ReJI) 将載細胞水凝膠與微纖維網絡支架集成在一(yī)起。該打印系統的兩個微閥式噴嘴分(fēn)别連接至不同的生(shēng)物(wù)墨水墨盒，産生(shēng)對應墨水的液滴，液滴在空中(zhōng)碰撞融合後發生(shēng)交聯形成水凝膠，最後沉積至微纖維網上。以膠原蛋白(bái)-海藻酸鈉-纖維蛋白(bái)水凝膠基質包裹兩種不同濃度（5×106和30×106 cells/ml）的人真皮成纖維細胞作爲生(shēng)物(wù)墨水，生(shēng)物(wù)打印到微纖維網絡基底上制備出細胞-水凝膠-纖維複合材料。結果表明，這兩種類型的細胞-水凝膠-微纖維複合材料保持了較高的細胞活性，并促進了細胞-細胞和細胞-生(shēng)物(wù)材料相互作用。較低的成纖維細胞密度引發細胞增殖，而較高的成纖維細胞密度有助于細胞更快地組織和滲透到微纖維中(zhōng)。此外(wài)，複合材料的纖維成分(fēn)具有高溶脹和快速釋放(fàng)鈣離(lí)子的特性。本工(gōng)作制造的複合結構爲薄片狀組織工(gōng)程提供了一(yī)種制造高度功能性支架的方法，特别是傷口愈合和皮膚組織工(gōng)程應用。

Modulating vectored non-covalent interactions for layered assembly
with engineerable properties

Jiahao Zhang, Sarah Guerin, Haoran Wu, Bin Xue, Yi Cao, Syed A. M. Tofail, Yancheng Wang, Damien Thompson, Wei Wang, Kai Tao, Deqing Mei & Ehud Gazit

DOI: 10.1007/s42242-022-00186-3 Downloaded: 711 Clicked: 501 Cited: 0 Commented: 0(p.529-539) <Full Text>

Chinese summary <7> 浙江大(dà)學陶凱等 | 矢量非共價鍵作用力驅動二維自組裝及基于其表面功能結構制造

本研究論文聚焦矢量非共價鍵作用力驅動二維自組裝及基于其表面功能結構制造問題。基于非共價鍵作用力自組裝制備一(yī)維線狀或三維塊狀超結構已被廣泛報道；而相比之下(xià)，類石墨烯結構的二維層狀超結構以及基于其制造特定功能的表界面結構件，報道相對較少。爲此，浙江大(dà)學機械工(gōng)程學院流體(tǐ)動力與機電系統國家重點實驗室陶凱研究員(yuán)，與南(nán)京大(dà)學王炜教授、愛爾蘭利莫瑞克大(dà)學Damien Thompson教授以及以色列特拉維夫大(dà)學Ehud Gazit教授課題組組成一(yī)支國際合作團隊，利用具有矢量特性的非共價鍵作用力（氫鍵、芳香作用），實現了二維疊層自組裝體(tǐ)的構建，揭示了矢量非共價鍵作用力網絡對自組裝體(tǐ)物(wù)化性能的影響規律，并進一(yī)步制備出仿荷葉結構的功能性表面。具體(tǐ)而言，研究團隊利用氫鍵和芳香作用，自組裝制備出類石墨烯結構的二維層狀超結構；并利用其不同的矢量特性，實現了對二維疊層組裝的精細調控。進一(yī)步得益于芳香作用非水平組裝的特點，研究團隊利用物(wù)理氣象沉積技術實現了超疏水陣列薄膜超結構的自組裝制造。該工(gōng)作爲設計構建各種二維自組裝超結構，并以此制造基于（生(shēng)物(wù)）有機小(xiǎo)分(fēn)子的功能性表面提供了一(yī)種新思路。

3D-printed, bi-layer, biomimetic artificial periosteum for boosting
bone regeneration

Yage Sun, Ziwei Gao, Xiaoping Zhang, Ziyang Xu, Yahan Zhang, Binbin He, Rong Yang, Qian Zhang, Qiang Yang & Wenguang Liu

DOI: 10.1007/s42242-022-00191-6 Downloaded: 685 Clicked: 606 Cited: 0 Commented: 0(p.540-555) <Full Text>

Chinese summary <7> 天津大(dà)學劉文廣、天津醫院楊強等 | 3D打印雙層仿生(shēng)人工(gōng)骨膜用于促進骨再生(shēng)

本研究論文聚焦3D打印雙層仿生(shēng)人工(gōng)骨膜用于促進骨再生(shēng)。骨膜是覆蓋在骨表面的一(yī)層堅韌的結締組織，對于維持骨組織的功能起到至關重要的作用。目前，大(dà)多數人工(gōng)骨膜具有較弱的機械強度和較快的降解速度，并且難以将成骨功能和血管生(shēng)成功能整合爲一(yī)體(tǐ)。鑒于此，在本項研究中(zhōng)，作者通過3D打印技術構建了一(yī)種雙層仿生(shēng)人工(gōng)骨膜，以甲基丙烯酰化明膠 (GelMA) 和羟基磷灰石 (nHA) 作爲仿生(shēng)形成層，以負載鎂離(lí)子的聚N-丙烯酰基甘氨酸 (PACG) 和GelMA的共聚凝膠作爲仿生(shēng)纖維層。兩層中(zhōng)均含有GelMA組分(fēn)，爲擠出打印的實現提供了基礎；由于nHA納米粒子能夠釋放(fàng)鈣離(lí)子，形成層承擔了促進骨髓間充質幹細胞成骨分(fēn)化的功能；纖維層的P (ACG-GelMA)-Mg2+水凝膠具有氫鍵增強的力學強度和長達60天左右的降解時間，起到保護内部缺損部位的功能，并且其中(zhōng)持續釋放(fàng)的鎂離(lí)子展現出調控巨噬細胞向M2表型極化和促進臍靜脈内皮細胞血管生(shēng)成的功能。這種雙層人工(gōng)骨膜支架植入到大(dà)鼠顱骨臨界尺寸骨缺損部位後，在術後12周具有最優的新骨生(shēng)成效果，因而具有明顯的促進骨再生(shēng)作用。

Review

Application of additively manufactured 3D scaffolds for bone cancer
treatment: a review

Yanhao Hou, Weiguang Wang & Paulo Bartolo

DOI: 10.1007/s42242-022-00182-7 Downloaded: 633 Clicked: 512 Cited: 0 Commented: 0(p.556-579) <Full Text>

Chinese summary <7> 曼徹斯特大(dà)學Paulo Bartolo等 | 增材制造3D支架在骨癌治療中(zhōng)的應用綜述

本綜述論文聚焦增材制造3D支架在骨癌治療中(zhōng)的應用研究。骨癌是全球範圍内的一(yī)個重大(dà)健康問題，随之而來的巨大(dà)臨床和經濟負擔仍在上升。雖然目前有許多臨床方法用于骨癌治療，但這些方法通常影響正常的身體(tǐ)功能，因此存在顯著的局限性。與此同時，先進材料和增材制造爲開(kāi)發針對骨癌治療和治療後骨再生(shēng)的新策略開(kāi)辟了廣闊的途徑。本文綜述了骨癌及其現有治療方法，特别關注基于先進功能材料的支架、載藥支架、光熱/磁熱治療支架等先進策略。最後，闡述了主要的研究挑戰和未來前景。

Balancing the customization and standardization: exploration
and layout surrounding the regulation of the growing field
of 3D-printed medical devices in China

Zhongboyu Jin, Chaofan He, Jianzhong Fu, Qianqian Han & Yong He

DOI: 10.1007/s42242-022-00187-2 Downloaded: 581 Clicked: 533 Cited: 0 Commented: 0(p.580-606) <Full Text>

Chinese summary <7> 藥檢院韓倩倩及浙大(dà)賀永等 | 3D打印醫療器械的個性化與标準化：中(zhōng)國的監管探索與實踐

本綜述論文聚焦中(zhōng)國對3D打印醫療器械的監管和标準化研究現狀及挑戰。醫療器械是指直接或者間接用于人體(tǐ)的儀器、設備、器具、體(tǐ)外(wài)診斷試劑及校準物(wù)、材料以及其他類似或者相關的物(wù)品，其本身就融合了醫學、機械、電子、計算機等多學科交叉的概念。在醫工(gōng)交叉領域，3D打印技術在醫療器械研發和制造方面的應用，不斷爲醫療器械的創新發展賦能，形成了“3D打印醫療器械”産品，并在近5年逐步得以廣泛應用。3D打印醫療器械主要使用金屬、聚合物(wù)等材料，可實現器械的個性化定制和精密微觀結構的制造。然而，3D打印帶來“個性化”的同時也帶來了獨有的風險，傳統對于标準化産品的監管方式可能難以适用，同時對3D打印醫療器械的工(gōng)藝、質量和風險也缺乏分(fēn)析和評價方法及标準，使3D打印醫療器械的監管面臨諸多挑戰。

針對3D打印醫療器械“個性化”與“标準化”的矛盾，本文重點梳理和分(fēn)析了：（1）監管部門對3D打印醫療器械關注的方面；（2）3D打印醫療器械的質量控制體(tǐ)系；（3）3D打印醫療器械的标準化和監管的未來發展。從監管部門的角度和風險控制的角度對這一(yī)新興領域的規範發展進行關鍵點設計，對行業、政策和标準的方向進行分(fēn)析和布局，同時也爲醫療器械企業更好地利用3D打印技術并滿足監管要求提供指南(nán)。

（浙江大(dà)學機械工(gōng)程學院碩士生(shēng)金鍾博宇爲本文第一(yī)作者；中(zhōng)國食品藥品檢定研究院（醫用增材制造技術醫療器械标準技術歸口單位）的韓倩倩研究員(yuán)和浙江大(dà)學賀永教授爲共同通訊作者）

Perspective

Recent progress on microfluidic devices with incorporated 1D
nanostructures for enhanced extracellular vesicle (EV) separation

Yuting Xiong, Hanyue Kang, Hongzhao Zhou, Liang Ma & Xiaobin Xu

DOI: 10.1007/s42242-022-00195-2 Downloaded: 463 Clicked: 400 Cited: 0 Commented: 0(p.607-616) <Full Text>

Chinese summary <7> 同濟大(dà)學許曉斌等 | 關于基于一(yī)維納米結構陣列的微流控芯片用于細胞外(wài)囊泡捕獲的技術展望

本觀點論文聚焦基于一(yī)維納米結構陣列的微流控芯片用于細胞外(wài)囊泡捕獲的技術展望。細胞外(wài)囊泡是細胞間交流的重要媒介，是細胞膜和細胞膜蛋白(bái)、脂質和RNA在細胞間轉移的載體(tǐ)，也是疾病診斷的有希望的生(shēng)物(wù)标志(zhì)物(wù)。然而，它們固有的異質性和複雜(zá)的體(tǐ)液微環境給它們的分(fēn)離(lí)帶來了重大(dà)挑戰。近年來，納米結構集成微流控芯片的發展爲細胞外(wài)囊泡的分(fēn)離(lí)和檢測提供了一(yī)個新的方式。納米陣列結構具有較大(dà)的比表面積，可以提供更多的生(shēng)物(wù)分(fēn)子結合位點，并具有獨特的流體(tǐ)阻隔作用，從而大(dà)大(dà)提高細胞外(wài)囊泡的捕獲效率、純度和靈敏度。本文回顧了近年來基于一(yī)維納米結構陣列的微流控芯片在加強細胞外(wài)囊泡分(fēn)離(lí)上取得的進展，按照一(yī)維納米棒、納米線陣列和三維納米結構的分(fēn)類進行展開(kāi)，并讨論了它們的工(gōng)作機制（物(wù)理和化學）和優缺點。這些新興技術有望在未來成爲疾病診斷的有力工(gōng)具。

Cell sedimentation during 3D bioprinting: a mini review

Heqi Xu, Jiachen Liu, Zhengyi Zhang & Changxue Xu

DOI: 10.1007/s42242-022-00183-6 Downloaded: 486 Clicked: 441 Cited: 0 Commented: 0(p.617-626) <Full Text>

Chinese summary <7> 德克薩斯理工(gōng)大(dà)學徐長學等 | 關于3D生(shēng)物(wù)打印中(zhōng)細胞沉降問題的觀點

本觀點論文聚焦3D生(shēng)物(wù)打印中(zhōng)的細胞沉降問題。3D生(shēng)物(wù)打印通過對于生(shēng)物(wù)墨水的逐層精确定位來制造3D人造組織/器官。盡管近些年3D生(shēng)物(wù)打印已經被越來越多地用于組織工(gōng)程和再生(shēng)醫學，3D生(shēng)物(wù)打印仍然面臨許多挑戰，例如打印過程中(zhōng)的細胞沉降問題。生(shēng)物(wù)墨水，作爲3D生(shēng)物(wù)打印中(zhōng)的重要元素，通常由生(shēng)物(wù)材料和活性細胞組成。當細胞所受到的重力大(dà)于細胞所受到的浮力時，細胞将在重力的驅使下(xià)沉降并堆積在生(shēng)物(wù)墨水容器的底部，這将會加劇細胞的凝聚并影響打印精度和可靠性。本文總結了前人提出的細胞沉降的問題，讨論了細胞沉降的機理，表征了細胞沉降的行爲，并總結了潛在的有效緩解細胞沉降的方法。

Personal View

Future directions for research on tissue-engineered trachea

Hai Tang, Weiyan Sun, Yi Chen, Yunlang She & Chang Chen

DOI: 10.1007/s42242-022-00193-4 Downloaded: 480 Clicked: 376 Cited: 0 Commented: 0(p.627-632) <Full Text>

Chinese summary <7> 同濟大(dà)學附屬肺科醫院陳昶等 | 組織工(gōng)程氣管的研究展望

本觀點論文聚焦組織工(gōng)程氣管未來研究方向。氣管作爲空氣進入肺部的唯一(yī)途徑，在空氣的傳導、清潔、濕潤等方面起着不可或缺的作用。腫瘤、外(wài)傷和先天性氣管疾病對患者是嚴重的威脅。對于廣泛的氣管疾病，手術切除後的氣管重建是唯一(yī)的治療方法，組織工(gōng)程氣管替代物(wù)在這一(yī)過程中(zhōng)存在巨大(dà)潛力。本文總結了臨床前研究中(zhōng)使用的各種策略，其中(zhōng)脫細胞、3D打印、靜電紡絲和模型鑄造是常用的構建方法。此外(wài)，本文還提出了組織工(gōng)程氣管重建成功需要解決的關鍵問題，包括組織工(gōng)程氣管力學性能、快速充足血管化、周圍免疫微環境穩态和與受體(tǐ)同步發育等。在此基礎上，文章還總結了組織工(gōng)程氣管領域目前發展現狀，并提出了未來發展的可能方向。

Technical Note

Projection-based 3D bioprinting for hydrogel scaffold manufacturing

Yuan Sun, Kang Yu, Qing Gao & Yong He

DOI: 10.1007/s42242-022-00189-0 Downloaded: 517 Clicked: 467 Cited: 0 Commented: 0(p.633-639) <Full Text>

Chinese summary <7> 浙江大(dà)學賀永等 | 光固化生(shēng)物(wù)3D打印教程之高精度水凝膠支架制造

本Technical Note聚焦光固化生(shēng)物(wù)3D打印之高精度水凝膠支架制造。投影式光固化生(shēng)物(wù)打印(Projection-based 3D bioprinting, PBP)具有精度高、速度快、自支撐等優勢，近年來在生(shēng)物(wù)制造領域有越來越多PBP的成功應用案例。然而，完全理解PBP的原理需要光學、高分(fēn)子、工(gōng)程、生(shēng)物(wù)學等綜合學科的背景知(zhī)識，初學者熟練掌握PBP的流程也需要經曆長時間的試錯與經驗積累。降低PBP的入門使用門檻，可使更多研究者能從這項技術中(zhōng)受益。

本文給出了一(yī)個标準的水凝膠支架打印流程，我(wǒ)們将PBP生(shēng)物(wù)支架打印分(fēn)爲“材料配制”、“支架打印”、“後處理”與“細胞接種”四個工(gōng)序，給出了标準化的操作方法，整理了很多常見的問題、技巧及背後機制。通過這篇教程，希望能夠幫助PBP初學者，降低非工(gōng)程學科背景使用者在工(gōng)藝測試上的時間和成本，将PBP作爲得力工(gōng)具加速其研究。