3D打印材料灭菌处理对机械性能与细胞培养适用性的影响研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Design and sterilization of 3D-printed glass-bottomed multiwells for cell culture and immunostaining

　　

摘要

3D 打印机在湿实验室中越来越常见，使研究人员能够按需打印设备。为了使这些设备适用于细胞培养，理想情况下应遵循细胞生物学实验室的协议对其进行灭菌。同时，任何灭菌协议都应保持打印设备的机械稳定性。在此我们研究了两种在 3D 打印中应用广泛的材料：聚乳酸 (PLA) 聚合物和丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯 (ABS) 类光固化树脂。我们对每种材料的 3D 打印样品进行了紫外光照射、乙醇浸泡和高压蒸汽灭菌处理，并使用拉伸测试和纳米压痕技术验证了它们在宏观和纳米尺度上的机械稳定性。ABS 类树脂 (0.31 ±0.07 GPa) 在紫外光照射 (1.19 ±0.02 GPa) 或高压蒸汽灭菌 (0.36 ±0.05 GPa) 后仍保持机械可行性，但在乙醇浸泡下性能恶化 (0.01 ±0.00 GPa)。然而，灭菌后的 ABS 打印设备被证实对细胞有毒性，即使切换到惰性的 Formlabs 灰色树脂也无法防止这种效应。另一方面，PLA 样品 (1.22 ±0.09 GPa) 在乙醇 (1.23 ±0.15 GPa) 和紫外光 (1.21 ±0.01 GPa) 挑战后仍保持机械可行性，但在高压灭菌中性能恶化 (0.75 ±0.20 GPa)。切换到热处理聚乳酸 (HTPLA) 聚合物时，这种效应得以防止 (1.07 ±0.13 GPa)。通过高压蒸汽灭菌、乙醇和紫外光处理的序列对 HTPLA 打印设备进行灭菌，表明它们适合长期细胞培养，这一点通过测量细胞形态和倍增时间 (21.06 ±4.66 h) 得到确认。总之，我们在此提供了基于 HTPLA 的自制 3D 打印及组装玻璃底部多联孔板的设计，并详细介绍了用于长期细胞培养和免疫染色的最佳灭菌协议。

关键点

• 3D 打印机可用于创建可重复使用的培养设备

• 3D 打印材料可以灭菌并用作培养容器

• 实验室已使用的标准灭菌方法可用于 3D 打印材料