3D打印的细胞规模支架可以改善质量控制

一种用于生物培养的支架的新方法可以使细胞生长出形状和大小高度均一且具有某些功能的细胞。新方法使用了极精细的3D打印形式，利用电场将纤维拉长到人发宽度的十分之一。

该系统是由麻省理工学院的位与原子中心的博士后Filippos Tourlomousis以及麻省理工学院和新泽西州史蒂文斯理工学院的其他六名开发的。这项工作今天在《微系统与纳米工程》杂志上进行了报道。

细胞的许多功能会受到其微环境的影响，因此可以精确控制该环境的支架可以为培养具有特定特征的细胞，为研究甚至最终用于医学用途开辟新的可能性。

Tourlomousis说，虽然普通的3D打印可产生细达150微米(百万分之一米)的细丝，但通过在挤出纤维的喷嘴和载物台之间添加强电场，有可能使纤维的宽度减小到10微米。正在打印结构。该技术称为融化电子书写。

他解释说：“如果将细胞放到常规的3D打印表面上，它们就像是2D表面，”因为细胞本身要小得多。但是，在使用电写方法印刷的网状结构中，该结构与单元本身具有相同的尺寸比例，因此可以通过调整多孔的微结构来控制其尺寸和形状以及它们与材料的粘附方式。印刷的晶格结构。

Tourlomousis说：“通过能够缩小到这样的规模，您可以为细胞创造出真正的3D环境。”

然后，他和他的研究小组使用共聚焦显微镜观察了以各种细纤维配置生长的细胞，其中一些是随机的，有些则精确地排列在不同尺寸的网格中。然后使用人工智能方法对大量生成的图像进行分析和分类，以将细胞类型及其变异性与微环境的种类，具有不同间距和排列的纤维的生长相关联。

细胞在其自身附着于结构的位置形成称为粘着斑的蛋白质。Tourlomousis说：“局部粘附是细胞与外部环境交流的方式。”这些蛋白质在整个细胞体内具有可测量的特征，使我们能够进行计量。我们对这些特征进行量化，并使用它们对单个细胞形状进行精确建模和分类。”

他说，对于给定的网状结构，“我们证明细胞获得的形状与基材的结构以及熔融的电沉积基材直接相关”，与无纺布，随机结构的基材相比，可提高高度的均匀性。他说，这种均匀的细胞群可能在生物医学研究中有用，他说：“众所周知，细胞的形状决定着细胞的功能，这项工作提出了一种形状驱动的途径，可以高度精确地工程化和定量细胞反应，”并且具有很高的重现性。 。

他说，在最近的工作中，他和他的团队已经证明，在这种3-D打印的网孔中生长的某些类型的干细胞能够存活下来，而不会失去其特性，其寿命比在传统的二维基板上生长的干细胞更长。因此，这种结构可能在医学上有应用，也许是一种生长大量具有均一特性的人类细胞的方法，可用于移植或提供用于构建人造器官的材料，他说。用于打印的材料是已经由FDA批准的聚合物熔体。

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