3D生物打印技术及其应用

3D生物打印技术是结合计算机辅助软件构建生物三维立体模型的新型制造技术,在肿瘤定位、生物组织器官或三维结构的构造以及再生微环境的模拟等诸多方面具有广泛应用的前景。本文主要从3D生物打印技术的发展历程、应用与研究两个方面及其研究进展进行综述。     

高压静电纺丝技术制备二氧化锆/二氧化硅复合纳米纤维

以正硅酸乙酯和氧氯化锆为原料,结合高压静电纺丝技术和溶胶一凝胶技术制备了二氧化锆／二氧化硅复合纳米纤维,并利用扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析仪（TGA）、红外光谱仪（IR）和x射线衍射仪（XRD）等对复合纤维的形貌和结构进行了表征．结果表明：复合纤维形貌较好,直径分布均匀,平均直径为250nm左右;复合纤维呈无定形结构;复合纤维中zr原子与＆原子之间形成了Si—O—Zr键．     

静电纺丝技术制备掺Tb^3＋的LaF3/LaOF复合纳米纤维与表征

采用静电纺丝技术,以La（NO3）3、NH3F、PVP、Tb4O7和无水乙醇为原料,制备了[LaF3＋Tb（NO3）3]／PVP复合纤维。将[LaF3＋Tb（NO3）3]／PVP复合纤维在600℃焙烧10h,获得了晶态的掺Tb3＋的LaF3/LaOF复合纳米纤维。采用热重一差热、X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等分析手段对制得的复合纳米纤维进行了表征。结果表明：所得产物为掺Tb3＋的晶态LaF3/LaOF复合纳米纤维,平均直径为150nm,长〉50μm。     

喷墨生物3D打印的组织工程和药学应用（英文）

生物3D打印具有通过层层叠加增材制造的方式构建所需载活细胞3D结构的能力。作为生物3D打印技术的重要组成部分,喷墨生物3D打印利用载细胞液滴作为基本单元,构造仿生组织或器官,以期用于替代人体损伤或病变的组织或器官。由于其优异的打印精度和准确性,喷墨生物3D打印目前已被广泛应用于组织工程和药物研发等领域。然而,尽管大量的应用已证明其在不同领域内的可行性和广泛适用性,喷墨生物3D打印仍然受限于生物材料的选择和打印工艺。本文针对喷墨生物3D打印,首先归纳总结了现有关键打印技术、可打印生物材料和其在组织工程和药学领域内的典型应用,进而对其面临的关键挑战和潜在解决方案进行讨论。     

3D生物打印机

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用可黏合材料,通过逐层打印方式来构造物体的技术。它的出现,彻底打破了传统的制造技术工艺,被称为数字化制造技术的“第三次工业革命”,然而,3D打印技术不仅改变了制造业,也给生物医学领域带来了机遇。     

3D打印结合PBL临床教学法在手外科临床教学中的应用

本文的写作目的是为了探讨3D打印模型结合PBL教学方法在手外科临床教学中的应用。运用的方法是针对8组学生,分别采用传统大班授课和3D打印模型结合PBL小班教学法进行教学,然后进行考核对比。这一结果为3D打印模型结合PBL教学法教学成绩优于传统大班授课,两组差异具有统计学意义(P<0.05)。由此我们得出了结论:3D打印模型结合PBL教学法教学改变了以往枯燥的教学模式,极大的调动了学生们的学习兴趣,对本科生的临床教学是一种行之有效的教学方法。     

3D打印技术结合TBL教学法在住院医师规范化培训阶段马蹄足畸形临床教学中的应用

目的:探索3D打印技术结合TBL教学法是否可以改进"5+3"一体化培养模式住院医师规范化培训中马蹄足畸形临床教学的效果。方法:以马蹄足畸形的临床诊疗为教学内容,根据在TBL教学法中是否使用3D打印技术将住院医师随机分为实验组和对照组分别进行教学。根据课堂测试成绩和调查表评价教学质量,对结果进行统计学处理后进行组间比较。结果:应用3D打印技术结合TBL教学法的实验组考核成绩高,学生评价好。结论:3D打印技术联合TBL教学法可以显著提高住院医生马蹄足畸形诊疗的临床教学效果。     

基于3D打印和虚拟仿真技术的高中物理实验开发

3D打印技术和虚拟仿真技术在高中物理实验教具的制作、抽象问题的直观展示等方面具有先天优势。以汽车差速器为例,通过虚拟仿真技术仿真了其运动,并利用3D打印技术制作了该简化模型。在学生的课外实践活动中,该模型帮助学生直观地了解了汽车差速器的工作原理,拓展了学生的知识面,提升了学生的学习热情。     

基于正逆向设计结合的3D打印实践教学

以装配体零件为载体,以正逆向设计结合为思想,以项目式教学为依托的3D打印实践教学项目,引导学生自主创新,注重产品质量。实践过程中部分零件采用正向设计并打印制作成型,其余零件则采用逆向设计并打印制作成型,组装获得完整装配体。教学实施效果表明,实践环节中的产品废品率显著下降,同时学生的课堂参与度显著提升。基于正逆向设计结合的教学方法突破传统的3D打印实践教学思路,锻炼了学生项目管理、自主创新、主动思考解决问题等综合能力,贯彻落实了学生质量观意识的培养。     

3D打印教育装备在中小学教育应用的现状和问题分析

当前,3D打印技术在中小学的应用呈快速发展趋势,已经逐渐成为教育装备现代化建设的新增长点和驱动课程创新的新亮点。但是,教育理念、课程资源、师资保障、课时安排、装备配备等方面的问题影响了3D打印技术在中小学教育教学中的应用水平。推动3D打印技术的教育教学应用必须以问题为导向,从理念引领、政策引导、师资保障、标准研发等方面展开。     

Fabrication of hierarchical polycaprolactone/gel scaffolds via combined 3D bioprinting and electrospinning for tissue engineering

It is a severe challenge to construct 3D scaf- folds which hold controllable pore structure and similar morphology of the natural extracellular matrix （ECM）. In this study, a compound technology is proposed by com- bining the 3D bioprinting and electrospinning process to fabricate 3D scaffolds, which are composed by orthogonal array gel microfibers in a grid-like arrangement and inter- calated by a nonwoven structure with randomly distributed polycaprolactone （PCL） nanofibers. Human adipose- derived stem cells （hASCs） are seeded on the hierarchical scaffold and cultured 21 d for in vitro study. The results of cells culturing show that the microfibers structure with controlled pores can allow the easy entrance of cells and the efficient diffusion of nutrients, and the nanofiber webs layered in the scaffold can significantly improve initial cell attachment and proliferation. The present work demon- strates that the hierarchical PCL/gel scaffolds consisting of controllable 3D architecture with interconnected pores and biomimetic nanofiber structures resembling the ECM can be designed and fabricated by the combination of 3D bioprinting and electrospinning to improve biological per- formance in tissue engineering applications.     

Technical analysis of 3DTV and outstanding issues

This paper analyzes the technical characteristic of three-dimensional display technology (3DTV) system and some core technologies yet to be solved. It points out the ways to solve these problems and presents an effective solution for the discomfort of watching the three-dimensional TV.     

Heat shock protein 90 protects rat mesenchymal stem cells against hypoxia and serum deprivation-induced apoptosis via the PI3K/Akt and ERK1/2 pathways

Mesenchymal stem cell(MSC)transplantation has shown a therapeutic potential to repair the ischemic and infracted myocardium,but the effects are limited by the apoptosis and loss of donor cells in host cardiac microenvironment.The aim of this study is to explore the cytoprotection of heat shock protein 90(Hsp90)against hypoxia and serum deprivation-induced apoptosis and the possible mechanisms in rat MSCs.Cell viability was determined by3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)assay.Apoptosis was assessed by Hoechst 33258nuclear staining and flow cytometric analysis with annexin V/PI staining.The gene expression of Toll-like receptor-4(TLR-4)and V-erb-b2 erythroblastic leukemia viral oncogene homolog 2(ErbB2)was detected by real-time polymerase chain reaction(PCR).The protein levels of cleaved caspase-3,Bcl-2,Bcl-xL,Bax,total-ERK,phospho-ERK,totaI-Akt,phospho-Akt,and Hsp90 were detected by Western blot.The production of nitric oxide was measured by spectrophotometric assay.Hsp90 improves MSC viability and protects MSCs against apoptosis induced by serum deprivation and hypoxia.The protective role of Hsp90 not only elevates Bcl-2/Bax and Bcl-xL/Bax expression and attenuates cleaved caspase-3 expression via down-regulating membrane TLR-4 and ErbB2 receptors and then activating their downstream PI3K/Akt and ERK1/2 pathways,but also enhances the paracrine effect of MSCs.These findings demonstrated a novel and effective treatment strategy against MSC apoptosis in cell transplantation.