ATA-2031高压放大器在微流控高分辨率单细胞打印研究中的应用
生物打印是一项强大的技术，在改变医疗器械制造、器官置换、疾病和生理畸形的治疗等方面有潜力。然而，目前的生物打印机无法精确可靠地打印单细胞。近期，来自旧金山加利福尼亚大学AdamR.Abate教授团队在AdvancedMaterials期刊上发表题为“High-DefinitionSingle-CellPrinting:Cell-by-CellFabricationofBiologicalStructures”文章，解决了无法精确的打印单细胞的问题。文章讲述了细胞分选装置的改进，缩短打印喷嘴与打印基板之间的距离，并实际打印细胞平面或立体结构了来说明技术的可靠性和扩展性，还研究了打印对细胞的活性的影响。这种方法的速度、准确性和灵活性将推动生物打印技术的发展，使之能够在类器官科学、组织工程和空间靶向细胞治疗方面进行新的研究。那么ATA-2031高压放大器在微流控高分辨率单细胞打印研究中又起到什么作用呢？威尼斯威尼斯电子今天就带你揭晓。
本文中，作者提出一种高分辨率的单细胞打印技术（HD-SCP）。这项技术通过高度小型化的细胞分选机，从而达到10?m的精度和100Hz的速度。传统的流式细胞荧光分选技术(FACS)，使打印喷嘴和基板之间的距离较大，细胞的打印精度较低。如图1所示为HD-SCP的原理。
HD-SCP的创新使细胞分选机小型化，这样使得打印喷嘴和打印基板离得很近，从而提高打印精度。HD-SCP依赖于一种微流控打印头，用于将含有液滴的细胞喷射到空气中，随后由荧光激活的分选系统进行选择。通过分选机选择具有单个细胞的液滴，从而打印细胞阵列、细胞图案和均匀良好的球体。3d打印的元件，包括机械台，计算机控制系统，从而可以打印出高分辨率的结构。在打印过程中，基板在x–y平面的运动，这是由机械台控制。为了进行选择性地打印细胞，细胞用荧光染料标记，使其被流式细胞仪识别。通过剪切聚焦气流中的细胞悬浮液来实现气溶胶化，从而产生含有单个细胞的液滴，这种设计使得在打印液滴时，具有可控的直径。在传统的流式细胞技术中，细胞分选是通过液滴充电和电场偏转来实现的，但是这些仪器难以小型化实现精确控制，因此，作者开发了一种基于介电泳的细胞分选机制。
可通过改变外加电压来调节带电液滴的偏转。同时，电极通过通断电使得液滴偏转（电极打开，图2b）或直线滴落（电极关闭，图2c）。为了收集不需要的液滴，作者在电极下游设置了一个真空通道（图2a，左图）。真空通道不会改变目标液滴的运动，但会收集废弃液滴（图2b，右图）。当打印液滴时，观察到约10%液滴含有细胞，与输入浓度一致（图2d）。当作者只打印含有液滴的细胞时，大于99.5%的液滴中含有细胞（图2e）。
之后，作者对打印速度和打印过程中细胞活性进行了测试如图3所示。液滴的打印速度，在500Hz至1000Hz的液滴形成频率范围内时，打印的精度仍保持99%以上（图3a左侧，每个条件下n=1200）。从混合细胞中对钙黄绿染色细胞或钙黄红染色的细胞进行分类，其准确率大于98%（右，每种情况下n=1300）。上面的插图是相应的荧光图像(图3a)。分选后平均细胞存活率约94%，与对照细胞（n=5）无显著差异（图3b）。增殖试验表明，分选细胞和对照细胞在4天内的生长速度相似（n=5）（图3c）。这些实验表明分选后的细胞没有降低活性。
作者研究了打印阵列的细胞悬液的滴数、打印喷嘴与打印基板之间对理论位置偏差的影响，如图4所示。
作者对设备进行编程，打印由单个液滴、五个液滴组成的阵列（图4a）。同时也打印距离和打印精度的关系，在打印距离为3到5mm时，平均精度为约8?m（图4b）。为了说明此方法可以精确地打印出大而复杂的细胞阵列，作者使用交替的绿色和红色细胞打印阵列，并获得约93.25%的打印精度（图4c）。在每个点上打印一个绿色和一个红细胞，精确度约为86.5%（图4c，左中）。改变打印条件，可以打印更复杂的阵列（图4c，右）。之后作者打印出轮廓相同但细胞密度不同的“UCSF”（图4d）。为了打印具有不同颜色的图像，作者使用不同的染料染色细胞，并打印100个不同颜色的细胞方块（图4e）。其次作者通过对二维图案的逐层打�。闪巳峁梗ㄍ�4f）。最后作者用绿色细胞打印了一个约2毫米高的埃菲尔铁塔（图4g）；
这种技术采用逐细胞打印，具有控制细胞数量和细胞成分的能力，也可以实现均匀球体的打印。为了验证，作者控制起始细胞的数量对球进行打�。ㄍ�5a）。作者发现具有相同数量起始细胞的球体均匀性比较相近（图5b），最终尺寸与初始细胞数是密切相关（图5c，d）。
带宽：（-3dB）DC~500kHz
电压：300Vp-p（±150Vp）
电流：120mAp
功率：18Wp
压摆率：≥334V/μs
可程控
最后，作者总结了这种打印技术可以应用在一些生物材料制造并为一些研究提供新的解决方案。比如运用这种技术可以打印出均匀的球体结构，而这种球体结构在药物筛选方向有着重要的价值。同样的而使用这种技术可以以新的特性来构建细胞结构，从而使新的研究和应用成为可能。
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