[科普中國]-細(xì)胞3D打印

細(xì)胞3D打?。╟ell bioprinting）是近年來出現(xiàn)的一種在體外構(gòu)造三維多細(xì)胞體系的先進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)是快速成型技術(shù)和生物制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可以解決傳統(tǒng)組織工程難以解決的問題。在生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中有著廣闊的發(fā)展前景。

細(xì)胞打印技術(shù)的概念是Boland等在2003年提出的，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)組織工程技術(shù)空間分辨率低的局限性，可精確控制細(xì)胞的分布。在“細(xì)胞打印”過程中，細(xì)胞（或細(xì)胞聚集體）與溶膠（水凝膠的前驅(qū)體）同時(shí)置于打印機(jī)的噴頭中，由計(jì)算機(jī)控制含細(xì)胞液滴的沉積位置，在指定的位置逐點(diǎn)打印，在打印完一層的基礎(chǔ)上繼續(xù)打印另一層，層層疊加形成三維多細(xì)胞/凝膠體系。

與傳統(tǒng)的組織工程技術(shù)相比（如“細(xì)胞+支架”技術(shù)）“細(xì)胞打印”的優(yōu)勢主要有: ① 同時(shí)構(gòu)建有生物活性的二維或三維“多細(xì)胞/材料”體系；② 在時(shí)間和空間上準(zhǔn)確沉積不同種類的細(xì)胞；③ 構(gòu)建細(xì)胞所需的三維微環(huán)境。此外，“細(xì)胞打印”還是完全由計(jì)算機(jī)控制的高通量細(xì)胞排列技術(shù)，也可發(fā)展成為在生物體內(nèi)進(jìn)行原位操作的技術(shù)。此技術(shù)可應(yīng)用于組織工程，建造細(xì)胞傳感器，為藥物代謝動力學(xué)和藥物篩選提供模型等。2013年，來自蘇格蘭的研究人員利用3D打印技術(shù)，首次用人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了3D打印，研究的相關(guān)論文已發(fā)表在《生物制造》（Biofabrication）上。胚胎干細(xì)胞將會被先存放在打印機(jī)中的2個(gè)獨(dú)立容器里，然后規(guī)則地?cái)[放在培養(yǎng)皿上，圖為已放置完成的人類胚胎干細(xì)胞團(tuán)。實(shí)驗(yàn)證明，超過95%的干細(xì)胞在被“打印”出24小時(shí)后仍能存活，說明打印過程并未殺死這些細(xì)胞；超過89%的干細(xì)胞在3天后仍具有多能性，能夠分化出多種細(xì)胞組織。

參考資料：

[1] 周麗宏, 陳自強(qiáng), 黃國友, 翟曉, 陳詠梅, 徐峰, 盧天健. 細(xì)胞打印技術(shù)及應(yīng)用. 生物醫(yī)學(xué)工程雜志, 2010, 30(12):95-104.

[2] Faulkner-Jones A1,Greenhough S,King JA,Gardner J,Courtney A,Shu W. Developmentof avalve-basedcellprinterfor theformationofhumanembryonicstemcellspheroidaggregates. Biofabrication.2013, 5(1):015013.12p.

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

姚慶蘋 - 博士 - 上海交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院