来自澳大利亚和俄罗斯的科学家们继续进行巨大的追求，以维持健康的细胞用于组织工程以及最终可以完全改变医学前景的3D打印器官。研究人员进一步研究了特定于器官的微体系结构，并在最近发表的“ 使用3D打印模具的快速原型肺芯片模型 ”中发表了他们的发现。
作者非常准确地指出了青岛3D打印在模具中的使用日益增加，并且在从改进铸造生产到重新设计传统技术以及尝试新材料的各种不同研究项目和应用中，都得到了越来越多的关注。 但是，在这项研究中，明确的重点是组织工程和改进的方法，同时创建了器官上芯片模型。
软光刻技术是创建片上器官器件的最常用方法之一。但是，研究人员指出了主要缺点，例如所需的小时数，复杂几何结构的制造问题，需要单独的洁净室和受过良好教育的用户，以及在某些情况下导致整体效率低下。
研究人员说：“随着青岛3D打印公司的进一步发展，利用3D打印的零件作为制造[ 聚二甲基硅氧烷] PDMS复制品的模具的利用率已大大增加。”
当前，由于在微流控和其他医疗应用中有许多好处，因此首选SLA和DLP 3D打印。在制作模具时，用户可以享受更大的灵活性，同时设计出原本不可能的各种特征和形状。但是，当前通过SLA和DLP制造的许多模具不适用于PDMS铸造，因为留下的残留材料可能会改变PDMS聚合。
温度有时是固化过程中的另一个绊脚石。必须“仔细优化”热量以保持3D打印模具的质量，让研究人员创建一种表面处理工艺，以使细胞具有可持续性。通过改进的协议，他们设计了一种快速制造高质量模具的方法，并且没有任何开裂或其他劣化的迹象。
“这种处理工艺允许使用青岛3D打印模具进行高分辨率的重复PDMS铸造。通过测试不同的膜和ECM涂层的细胞生长和延长的生存能力，进一步优化了所制造的芯片。” “该芯片允许在动态条件下在气液界面上培养肺上皮细胞；PDMS的透明性使实时细胞可视化和芯片监控成为可能。”
人体肺上芯片设计和制造的微流模型：A）实验装置的概念示意图，显示了人体呼吸系统B）人体气道组织的横截面。C）使用3D打印机制作带有上层和下层的芯片模型的裸眼设计，以重现人肺。D）顶层包含一个用于细胞接种的中央开放式孔，以及一个用于下部通道中培养基的入口和出口。下层包括用于媒体流的通道。小心地将多孔PC膜放置在两层之间并对齐，使细胞附着并在其中生长。E）一旦细胞汇合，就分析了CSE对细胞的作用。
为他们的片上肺装置选择Calu-3细胞系后，研究人员在评估CSE效果并开始布地奈德治疗时能够证明该模型的多功能性。在SolidWorks中建模后，模具在MiiCraft Ultra 50 3D打印机上打印。
为了实现模具特征的高分辨率打印，我们针对每种设计精心定制了打印选项。设计较小的特征需要切片厚度为10μm，每片的固化时间为1 s，而特征不那么精细，则使用的切片厚度为30和50μm。”研究人员解释说。考虑到印刷模具的尺寸，使用了一个基础层来确保在印刷过程中该部件粘附在拾取器上。基础层的固化时间设置为24 s。”
他们添加了额外的一层作为缓冲层，并意识到为了防止PDMS粘附，树脂模具的表面处理至关重要。洗涤模具，在高压下干燥，固化三分钟，然后浸泡在酒精中。
3D打印树脂模具的表面处理方案：A）使用Solidworks对所需模具进行CAD设计。B）使用青岛3D打印机打印最终设计。C）。然后用IPA清洗模具，然后进行UV固化。D）和E）。然后将模具浸入乙醇中，然后进行等离子处理。F）和G）在浇铸PDMS之前，将模具硅烷化。PDMS固化后，将其小心地从模具中切出，形成两个平板。然后用等离子处理和乙醇清洗法清洗PDMS板，然后进行等离子处理，对准和粘接，以制成完整的肺芯片
创新的开放式孔设计有助于改善细胞播种，使用液体和收集样品的能力。细胞也直接暴露于CSE和任何药物或纳米颗粒。
“多个开放式井室可以相互连接，以进行独立或并行研究。这是Blume等人首先提出的。他开发了一种类似的开放式井设计，该设计与可互连的市售Transwells兼容。（Blume et al。，2015），”研究人员解释说。“但是，这是一个复杂的过程，而构成芯片设计的组件数量又使之复杂化。”
最终的单芯片肺模型提供了更好的维护性，可用性，并且还使实验更加容易。由大型圆形井，两侧的进口和出口组成，这种模具的表面处理至关重要。
芯片肺模型中流体流动的仿真：A）用于计算建模的几何形状和边界条件。B）沿微通道长度的速度分布。显然，整个上部通道的速度分布足够小，不会对附着的细胞造成负面影响。C）沿通道长度的速度分布。结果表明，下部通道中的速度分布具有抛物线分布。D）上通道的速度曲线。
速度的阶数足够小，因此细胞不受剪切速率的影响。
单元功能通过以下方式进行了测试：
然而，这项研究中最重要的部分之一是能够在单芯片肺模型上测试香烟烟雾。由于吸烟者的支气管肺泡灌洗（BAL）中IL-6和IL-8含量增加，研究人员进行了调查-发现IL-6（p <0.01）和IL-8（p <0.05），实际上表明布地奈德治疗的抗炎作用。
研究人员总结说：“我们的模型能够成功复制CSE和布地奈德的作用，使其成为进行毒理学和炎症研究的合适体外模型。”
“使用济南3D打印模具开发的模型能够保持出色的屏障完整性，表达的细胞表面功能性P-gp和粘液层的分泌，为渗透性测定，转运机制和肺部药物递送研究提供了平台。而且，以很少的技术技能即可快速制作出这些模具的模型的能力，使得大量研究人员可以访问片上器官建模。”