步驟1：選擇3D打印機

我們選擇Monoprice MP Select Mini 3D打印機V2作為起始3D打印機。之所以被選中，是因為它具有低成本和高可用性。另外，已經有一個高度精確的打印機3D模型，這使得設計更容易。這個可以為這個特定的打印機量身定制的b。類似的過程可用于轉換其他常見的FDM打印機和CNC機器。

第2步：3D打印

在拆卸Monoprice打印機之前，需要3D打印幾個部件才能修改3D打印機。有糊狀擠出機的版本，一個需要環氧樹脂，另一個不需要環氧樹脂。需要環氧樹脂的那種更緊湊但更難以組裝。

步驟3：準備打印機進行修改

前塔板，底蓋和控制面板應該是除去。卸下底部后，斷開控制板上的所有電子設備，然后卸下控制板。

第4步：可互換掛載

主體1和主體14均需要兩個熱定形螺母。機身1通過隱藏在皮帶下方的兩個M3螺栓安裝在打印機機架上。通過拆下皮帶張緊器并將皮帶拉向一側可以顯示螺栓。

步驟5：Z軸開關

重新定位Z軸開關任何長度的針都可以在歸位序列中使用而無需在軟件中進行補償。開關應使用2個M3螺釘安裝在打印機底盤的正下方，盡可能靠近打印床。

步驟6：接線

接線已完成符合Ramps 1.4標準。只需按照接線圖。根據接線端子的需要切斷錫線。某些電線可能需要延長。

步驟7：環氧樹脂擠出機

雖然這臺擠出機的印刷時間較短，但它確實使用了環氧樹脂，這使得總生成時間增加到24小時以上。 8mm螺紋桿應該環氧化到608軸承，軸承應該環氧化到3D打印件主體21.此外，螺紋桿的螺母應該環氧化到主體40.一旦環氧樹脂完全固化，橡膠來自60ml和10ml注射器柱塞的尖端可分別安裝在主體9和主體21上。找不到合適的T型接頭，因此粗制的T型接頭由6mm黃銅管和焊料制成。擠出機用作液壓系統，將Bioink推出10ml注射器的下腔室。通過在將T形接頭保持在最高點的同時劇烈搖動管子，可以將空氣排出系統。

步驟8：常規糊狀擠出機

此擠出機可以簡單地用螺栓固定在一起。這臺擠出機的缺點是體積更大，后沖量大。

步驟9：Arduino固件

Arduino需要固件來運行步進驅動程序和其他電子設備。我們之所以選擇Marlin是免費的，可以使用Arduino IDE輕松修改并得到很好的支持。我們已經為我們的特定硬件修改了固件，但是對于其他打印機進行修改非常簡單，因為所有代碼都經過評論和清楚解釋。雙擊MonopriceV2BioprinterFirmware.ino文件以打開marlin配置文件。

步驟10：Cura配置文件

可以將Cura配置文件導入Ultimaker Cura 4.0.0并用于制作高表面積網以用于大量反應器。為打印機生成Gcode仍然具有很高的實驗性，需要很大的耐心。還附有用于圓形灌注反應器的測試gcode。

步驟11：更改開始G代碼

將此代碼粘貼到開始G代碼設置中：

G1 Z15

G28

G1 Z20 F3000

G92 Z33.7

G90

M82

G92 E0

在Repetier中，要修改啟動Gcode，請轉到切片器 - 》配置 - 》 G代碼 - 》啟動G-代碼。必須修改每個特定情況的G92 Z值。慢慢增加該值，直到針在打印開始時距離培養皿表面所需的距離。

步驟12：制作Bioink

開發適合應用的Bioink的過程很復雜。這是我們遵循的過程：

總結

水凝膠適用于對剪切敏感的植物細胞并且已經打開大孔允許擴散。通過將瓊脂糖，藻酸鹽，甲基纖維素和蔗糖溶解在去離子水中并添加細胞來制備水凝膠。凝膠是粘性的，直到用0.1M氯化鈣固化，這使其堅固。氯化鈣固化溶液與藻酸鹽交聯以使其堅固。藻酸鹽是凝膠的基質，甲基纖維素使凝膠均勻化，瓊脂糖提供更多的結構，因為它在室溫下凝膠化。蔗糖為細胞提供食物以繼續在水凝膠中生長。

驗證凝膠的一些實驗的簡要概述

我們用不同量的瓊脂糖測試了不同的水凝膠，記錄了它的稠度，打印的容易程度，以及它是否在固化溶液中沉淀或漂浮。降低藻酸鹽百分比使凝膠過于流動，并且在印刷后無法保持其形狀。增加藻酸鹽百分比使得固化溶液如此快速地起作用，凝膠在粘附到頂層之前會固化。使用2.8wt％的藻酸鹽開發保持其形狀并且不能太快固化的水凝膠。

如何開發水凝膠

材料

瓊脂糖（0.9 wt％）

海藻酸鹽（2.8wt％）

甲基纖維素（3.0重量％）

蔗糖（3.0重量％）

氯化鈣.1M（147.001 g/mol）

ddH20

細胞聚集體

2個洗過的和干過的燒杯

1混合刮刀

鋁箔

塑料稱重紙

刻度圓筒

程序

制作水凝膠：

根據您想要制備的凝膠溶液量，測量出特定量的ddH20。使用量筒獲得特定體積的ddH20。

水凝膠溶液含有藻酸鹽（2.8wt％），瓊脂糖（0.9wt％），蔗糖（3wt％）和甲基纖維素（3wt％）。使用塑料稱重紙測量水凝膠溶液的適當部分組分。

稱量完所有成分后，將ddh20，蔗糖，瓊脂糖，最后加入海藻酸鈉加入其中一個干燒杯中。旋轉混合，但不要使用刮刀混合，因為粉末將粘在刮刀上。

混合后，用鋁箔正確包裹燒杯頂部并標記燒杯。在箔的頂部添加一片高壓滅菌帶。

將剩余的甲基纖維素放入另一個干燥的燒杯中，并將其包裹在鋁箔中，如同之前的燒杯一樣。標記此燒杯并在箔的頂部添加一片高壓滅菌帶。

用鋁箔包裹1個刮刀，確保沒有任何刮刀暴露在鋁箔中。將高壓滅菌帶添加到包裹的刮刀中。

在滅菌周期中，將121個燒杯和1個刮刀在121℃下高壓滅菌20分鐘。不要在無菌和干循環中使用AUTOCLAVE。

高壓滅菌循環完成后，讓凝膠冷卻至室溫，一旦達到它，開始在生物安全柜中操作。

在生物安全柜中操作后，務必洗手和使用適當的無菌技術。還要確保不要直接接觸接觸凝膠或接近凝膠的物體（例如：刮刀的混合端，或凝膠上的鋁箔區域）

在生物安全柜中將甲基纖維素混合到凝膠中以獲得均勻的涂抹。完成混合后，將混合凝膠溶液頂部重新包裹并放入冰箱中過夜。

從這里凝膠可用于引入細胞或用于其他用途，如印刷。。

添加單元格：

過濾單元格它們的大小相同。我們的過濾程序是

輕輕刮掉培養皿上的細胞，用380微米的篩子過濾細胞。

使用平頭刮刀輕輕混合水凝膠溶液中的過濾細胞，以避免混合物丟失（經過高壓滅菌）。

混合后，細胞離心出氣泡

從這里開始，水凝膠已經完成，可用于印刷，固化和未來的實驗。

如何開發固化液（0.1M氯化鈣，CaCl2）

材料

氯化鈣

ddH 2 O中

蔗糖（3 wt％）

程序（制備1L固化溶液）

測量147.01g氯化鈣，30mL蔗糖和1L ddH 2 O.

在大燒杯或容器中混合氯化鈣，蔗糖和ddH20。

將凝膠浸入固化液中至少10分鐘即可固化。

步驟13：打印！

理論上，Bioprinting是非常簡單;然而，在實踐中，有許多因素可能導致失敗。使用這種凝膠，我們發現可以采取一些措施來最大限度地提高我們的應用效果：

使用少量CaCl2溶液在印刷時部分固化凝膠，

在培養皿底部使用紙巾以增加附著力

使用紙巾在整個打印件上均勻涂抹少量CaCl2

在Repetier中使用流速滑塊找到正確的流速

對于不同的應用和不同的凝膠，可能需要使用不同的技術。我們的程序產生了幾個月。耐心是關鍵。