韓國(guó)通過(guò)藍(lán)光MSTL微型3D打印技術(shù)來(lái)制造干細(xì)胞培養(yǎng)支架

干細(xì)胞具有發(fā)展成人體所有類型的細(xì)胞的能力，或者是通過(guò)引導(dǎo)來(lái)分化成特定的細(xì)胞類型，為生產(chǎn)類器官奠定，并且通過(guò)3D打印技術(shù)制造的干細(xì)跑培養(yǎng)支架，所培養(yǎng)的生物組織可以用于藥物開(kāi)發(fā)和個(gè)性化的藥物測(cè)試。據(jù)南極熊了解，韓國(guó)理工大學(xué)和韓國(guó)加通大學(xué)最新的研究表明，使用微型3D打印技術(shù)可以進(jìn)行組織工程研究。研究人員通過(guò)藍(lán)光微立體光刻技術(shù)（MSTL）制作了適合骨細(xì)胞再生的支架。藍(lán)光MSTL是一種高分辨率3D打印技術(shù)，能夠制作具有數(shù)十至數(shù)百微米特征尺寸的物體。這種分辨率是應(yīng)用于細(xì)胞支架（支持生物組織生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)）的不錯(cuò)選擇。

韓國(guó)理工大學(xué)和韓國(guó)加通大學(xué)通過(guò)MSTL技術(shù)制作出來(lái)的微孔支架外觀僅有4×4×4mm，孔徑為200×200μm。這個(gè)結(jié)構(gòu)先是通過(guò)MSTL技術(shù)以可生物降解的光聚合物材料3D打印出來(lái)，隨后支架被裝上可培養(yǎng)形成骨髓的干細(xì)胞。緊接著，支架被放置在生物反應(yīng)器中以利于細(xì)胞的生長(zhǎng)和繁殖。生物反應(yīng)器內(nèi)模擬了血流的環(huán)境，并通過(guò)引入磁場(chǎng)來(lái)刺激細(xì)胞增殖，暴露于磁場(chǎng)的細(xì)胞在孵育1,3和7天后表現(xiàn)出更高的增殖速率。

圖片：細(xì)胞的靜態(tài)和生物反應(yīng)器培養(yǎng)中增殖速率的比較。

該過(guò)程表明這種方法具有“減少骨替代手術(shù)成本的潛力”，因?yàn)樗鼫p少了創(chuàng)建骨組織所需的時(shí)間，從而降低了樣品失效和損失的風(fēng)險(xiǎn)。

圖片：生物反應(yīng)器內(nèi)第3天后的活細(xì)胞

支架中的孔隙對(duì)于骨骼再生起到重要作用，理想的骨組織工程支架孔徑最好與正常骨單位的大小相近，在維持一定的外形和機(jī)械強(qiáng)度的前提下，通常要求骨組織工程支架的孔隙率盡可能高，同時(shí)孔間具備連通孔隙，這樣有利于細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)，促進(jìn)新骨向支架內(nèi)部的長(zhǎng)入，利于營(yíng)養(yǎng)成分的運(yùn)輸和代謝產(chǎn)物的排出。

3D打印技術(shù)可以靈活的制造出支架中大小不一的孔隙尺寸，以及不同的孔隙形狀。而支架上不同尺寸和形狀的孔隙將在干細(xì)胞分化成為不同功能細(xì)胞的過(guò)程中發(fā)揮一定作用（實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞的分化還需要其他的誘導(dǎo)因子），例如在孔隙尺寸增大時(shí)干細(xì)胞將分化為成骨，變小時(shí)則分化為軟骨；當(dāng)孔隙形狀從正方形變化到菱形時(shí)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化方向?qū)��?huì)從軟骨逐漸轉(zhuǎn)向骨。

可以說(shuō)，目前有多種不同的3D打印方法在骨科領(lǐng)域進(jìn)行嘗試。在天津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院和香港大學(xué)最近的一項(xiàng)研究中，研究人員創(chuàng)建了一種基于粘土的材料，通過(guò)3D打印技術(shù)可以促進(jìn)大鼠脛骨缺損的加速再生。來(lái)自凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的另一種方法是使用石墨烯融合PLA通過(guò)3D打印出更強(qiáng)的骨骼運(yùn)動(dòng)支架。而荷蘭Maastricht大學(xué)Moroni實(shí)驗(yàn)室則研發(fā)出3D打印支架，可以為干細(xì)胞定向分化成為骨骼細(xì)胞創(chuàng)造有利條件。

未來(lái)還有許多奇妙的應(yīng)用�；蛟S我們可以暢想干細(xì)胞技術(shù)將被用來(lái)徹底改變器官移植的應(yīng)用，作為替代器官可以通過(guò)患者自身細(xì)胞的生長(zhǎng)來(lái)獲取。并且這一創(chuàng)新提供了大量的組織工程處理具體疾病的潛在解決方法。包括心臟病和神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病。

來(lái)源：3D科學(xué)谷