來自德國法蘭克福大學(xué)(Goethe University Frankfurt)布赫曼分子生命科學(xué)研究所(Buchmann Institute for Molecular Life Sciences)的研究人員使用摩方精密 (BMF)的微尺度3D打印機microArch® S140制造了一種微型培養(yǎng)皿——水凝膠微孔板(hydrowells)的模具，該微孔板可在微重力環(huán)境下用于培養(yǎng)3D多細胞球體。此項研究是太空多細胞球體聚集與生存實驗(Spheroid Aggregation and Viability in Space, SHAPE)的一部分，該實驗由德國航空航天中心(DLR)支持并將在近地軌道上的國際空間站(ISS)上進行。

多細胞球體和培養(yǎng)細胞的水凝膠微孔板

這種定制的水凝膠微孔板(hydrowells)由瓊脂糖(一種多糖)制成，用于替代塑料或玻璃培養(yǎng)皿在微重力環(huán)境下培養(yǎng)多細胞球體。多細胞球體是三維的組織模型，特別適合再生醫(yī)學(xué)和癌癥等研究。微孔板的孔與孔之間互不連通，可助力簡單擴散實現(xiàn)物質(zhì)交換且可為細胞提供生物相容的環(huán)境。細胞懸浮在單獨的微孔中生長，逐層堆疊形成多細胞球體。微孔板則可很好地規(guī)避多細胞球體生長到不可控尺寸的風險。

布赫曼分子生命科學(xué)研究所參與的太空多細胞球體聚集與生存實驗要求微孔板具有特殊的設(shè)計：漏斗形的入口、圓柱形的橫截面以及U形/錐形或截去頂部錐形的底部。這些底部的特殊形狀有利于多細胞球體的形成和長時間的細胞培養(yǎng)。微孔板是通過陽膜，即具有凸形的模具翻鑄而成。微尺度3D打印可以實現(xiàn)超高光學(xué)精度、生成光滑表面、可使用高性能材料以及支持快速研發(fā)，因此，此研究中被用來制備凸模。

漏斗形頂部的微孔板模具

圓柱形截面的微孔板模具

U形底部的微孔板模具

微尺度3D打印設(shè)備和材料

摩方精密微尺度3D打印機microArch® S140具有10μm的超高光學(xué)精度，所制造的零件頂部表面光潔度Ra可以達到0.4~0.9μm，側(cè)面可以達到1.5~2.5μm。microArch® S140基于面投影微立體光刻技術(shù)(PμSL)，可以實現(xiàn)高的表面光潔度和精度，優(yōu)于光學(xué)精度約為25~50μm的SLA立體光固化3D打印機。microArch®  S140 支持多種高性能3D打印材料，同時也支持工程級的405nm波段光固化樹脂。

用于制造微孔板模具的材料是摩方精密的HT200樹脂材料，這種材料可承受溫度高達200°C，同時兼具高強度和耐用性。這些優(yōu)異的性能使模具可以進行高溫高壓蒸汽滅菌，使微孔板免受細菌污染。經(jīng)過高壓蒸汽滅菌后，模具并未出現(xiàn)翹曲或分層。這種具有優(yōu)異熱學(xué)性能和機械性能的3D打印材料確保了最終產(chǎn)品出色的整體性。

microArch®S140 微尺度3D打印機

摩方精密HT200樹脂材料

使用HT200材料制造的微孔板模具

微孔板模具的特寫

模具的精度，表面光潔度和高壓蒸汽滅菌

法蘭克福大學(xué)布赫曼分子生命科學(xué)研究所的終身科學(xué)家、研究員——Francesco Pampaloni博士測試了用來生產(chǎn)微孔板的3D打印模具，他評價摩方精密微尺度3D打印的模具具有高的精度和表面光潔度，使用這種模具生產(chǎn)的微孔板可以培養(yǎng)出尺寸一致的多細胞球體。Pampaloni博士還補充道，用于制造模具的3D打印材料可以承受121℃和2.1bar的高壓蒸汽滅菌條件，確保了微孔板的無菌環(huán)境。

水凝膠微孔板

有多細胞球體和沒有多細胞球體的微孔板