Lumen X 生物打印机构建高仿真可灌注肺癌模型

时间：2026-06-12来源：点击次数：0次

近年来，3D 生物打印技术飞速发展，打破了传统细胞培养与动物实验的局限，成为肿瘤学、组织工程、新药研发领域的核心利器。在众多生物打印设备中，Cellink Lumen X DLP 生物3D打印机凭借高精度、高细胞相容性、可构建复杂血管结构等优势，成为光固化生物打印领域的标杆设备。德国柏林工业大学团队正是依托这款设备，成功构建出可灌注三维非小细胞肺癌模型，为抗癌药物筛选开辟了全新路径，相关成果也发表于国际权威期刊《国际分子科学杂志》。今天，我们就结合这项高分研究，深度解读 Lumen X DLP 生物 3D 打印机的硬核实力与应用价值。

一、何为 DLP 生物打印？Lumen X 核心技术原理

Lumen X 是 Cellink 推出的数字光处理（DLP）光固化生物 3D 打印机，脱胎于立体光刻技术，也是目前高精度生物打印的主流设备之一，和传统挤出式生物打印机形成鲜明互补。

其核心原理依托数字微镜器件（DMD）与405nm 生物安全蓝光：设备将提前设计好的三维模型切片，通过 DMD 芯片投射整层二维光影图案，一次性对光敏生物墨水完成整层光聚合固化，成型平台逐步移动，层层堆叠形成完整三维结构。区别于逐点扫描的传统技术，DLP整层同步曝光的模式，让打印效率较挤出式打印提升约 50 倍，兼顾了速度、精度与细胞活性。

研究中用于构建肺癌模型的 GelMA 水凝胶，正是适配该设备的经典光敏生物墨水，在 405nm 可见光照射下温和交联固化，全程无剧烈机械挤压，最大程度保护活细胞。

二、六大硬核优势，专为活细胞与肿瘤建模量身打造

作为台式 DLP 生物打印机的标杆产品，Lumen X（Gen 3）专为活细胞打印与生物医学研究定制，多项核心参数适配肿瘤模型、类器官、组织工程等场景，也是本次肺癌模型研究成功的关键：

✅生物安全光源，细胞存活率拉满设备采用405nm 可见光蓝光进行光交联，摒弃传统紫外光，有效避免光线对细胞 DNA 造成损伤。在本次肺癌模型实验中，研究团队将非小细胞肺癌 H358 细胞与 GelMA 生物墨水混合打印，打印完成后 24 小时仅出现极少量死细胞，低细胞密度下细胞代谢活性可稳定维持两周，充分印证了设备优异的细胞相容性。

✅超高精度，复刻仿生血管通道像素分辨率可达35μm，Z 轴步进精度 5μm，能够轻松打造 200μm 以下的微细空腔结构。本次实验中，科研人员利用该设备打印出尺寸 12mm×6mm×3.5mm 的椭圆形肺癌模型，内部精准成型直径 1.5mm 的弯曲贯穿通道，搭配顶部进出液口，可直接外接蠕动泵组建灌注系统，完美模拟人体血管的物质输送功能。

✅全域温控 + 无菌设计，适配多样生物墨水温控范围覆盖室温～60℃，温度控制精准均匀，可兼容 GelMA、PEGDA 等主流光敏生物墨水CELLINK。可高压灭菌的模块化打印平台，保障全程无菌操作，杜绝细胞污染，适配长时间细胞培养实验。

✅独创灰度打印，模拟肿瘤异质微环境支持灰度梯度打印功能，可通过调节曝光强度改变生物墨水交联度，在单一模型内部构建差异化基质刚度。实体肿瘤本身存在软硬不均的微环境，该功能可高度还原肿瘤生理特征，让体外模型更贴近人体真实状态。

✅高效成型，操作简易可复现整层曝光的模式大幅缩短打印时间，68×38×100mm 的成型体积可满足不同尺寸模型需求CELLINK。设备配套可视化设计软件，研究人员可自主设计血管、空腔等复杂结构，实验方案标准化，全球实验室均可依托公开的模型 STL 文件复现实验，具备极强的通用性。

三、实战落地：Lumen X 如何助力三维肺癌模型研究

在这项非小细胞肺癌研究中，Lumen X DLP 生物 3D 打印机承担了模型制备的核心工作，完整流程清晰展现设备的实战价值：

模型设计与打印：利用建模软件设计带内置弯曲通道的肺癌模型，导入设备后，将 H358 肺癌细胞与 GelMA 生物墨水混合，设置 7.25 秒曝光时间、100μm 分辨率等参数，启动打印。仅需短时间便可批量成型厚度 0.75mm 的三维结构，细胞均匀分布在水凝胶基质中。
后处理与静态培养：打印完成后用 PBS 清洗模型，转入细胞培养箱静态培养，细胞快速适应环境并正常增殖，形成三维肿瘤组织。
对接灌注系统：将模型接口连接蠕动泵管路，搭建循环灌注体系，调控流速、规避气泡，实现培养基与药物的持续循环输送。
药物筛选与检测：以化疗药物吉西他滨开展药效实验，对比二维培养、静态 3D 培养、动态灌注 3D 培养三组数据。结果显示，Lumen X 打造的 3D 模型药物 IC50 值比二维培养高出三个数量级，与临床实体肿瘤药物渗透规律高度一致，验证了模型的可靠性。

除此之外，设备打印的模型还可顺利完成冷冻切片、免疫荧光染色等后续检测，兼容主流细胞分子实验手段，形成 “打印 - 培养 - 给药 - 检测” 的完整实验链路。

*三维模型设计与灌注系统。（a）该三维模型采用Rhino6软件设计（左：模型俯视图；中：模型内部通道剖面图；右：模型正面图）。随后使用LumenXDLP生物打印机，通过基于GelMA的生物墨水打印出三维模型。（b）整个灌注系统包括连接至三维肺癌模型的蠕动泵，侧面端口可用于连接注射器。（c）黄色模型采用蓝色墨水进行灌注。经21小时蓝色墨水灌注后，深绿色区域表明黄色模型与蓝色墨水已充分混合。（d）随后将模型置于橙红色常规培养基中培养：左侧为未处理模型，右侧模型经XTT试剂孵育后因代谢活性细胞作用呈现橙色；上方两个模型处于静态培养状态，下方模型则处于持续灌注状态。（e）通过XTT检测法对灌注四天后的模型细胞存活率进行了量化分析。从经试剂孵育的模型数据中减去未处理模型的空白值。数据以均值±标准差表示；n=4。****p<0.0001。