這是一個(gè)古老的醫(yī)學(xué)夢(mèng)想：如果干細(xì)胞可以人工制造出任意種類的組織，那么身體自身的細(xì)胞就可以治愈傷口，甚至有一天可以制造出人造器官。然而，很難將細(xì)胞制成所需的形狀。迄今為止存在的方法可以分為兩種根本不同的類別：一種是首先創(chuàng)建小的組織構(gòu)件，例如圓形細(xì)胞團(tuán)塊或扁平細(xì)胞片，然后將它們組裝起來(lái)，另一種是首先創(chuàng)建一個(gè)精細(xì)的多孔支架，然后用細(xì)胞培養(yǎng)。兩種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
在 TU Wien(維也納)，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了第三種方法：使用一種特殊的基于激光的 3D 打印技術(shù)，可以生產(chǎn)直徑小于三分之一毫米的微型支架，可以容納數(shù)千個(gè)細(xì)胞。這樣，從一開(kāi)始就存在高細(xì)胞密度，但仍然具有適應(yīng)結(jié)構(gòu)形狀和機(jī)械性能的靈活性。
有腳手架還是沒(méi)有腳手架?
“迄今為止開(kāi)發(fā)的基于支架的方法具有很大的優(yōu)勢(shì)：如果您首先制作多孔支架，您可以精確定義其機(jī)械性能，”當(dāng)前研究的主要作者，在 TU 研究的 Olivier Guillaume 博士說(shuō)Wien 在材料科學(xué)與技術(shù)研究所的 Aleksandr Ovsianikov 教授的團(tuán)隊(duì)中。“支架可以根據(jù)需要是軟的或硬的，它由在體內(nèi)降解的生物相容性材料組成。它們甚至可以配備促進(jìn)組織形成的特殊生物分子。”
然而，缺點(diǎn)是很難快速和完全地用細(xì)胞填充這樣的支架。盡管已經(jīng)對(duì)自動(dòng)化流程進(jìn)行了研究，但今天仍然需要進(jìn)行大量手動(dòng)工作。尤其是大型支架，細(xì)胞遷移到結(jié)構(gòu)內(nèi)部需要很長(zhǎng)時(shí)間;通常細(xì)胞密度仍然非常低且不均勻。
如果不使用這樣的腳手架，情況就完全不同了。也可以簡(jiǎn)單地生長(zhǎng)小細(xì)胞團(tuán)塊，然后將它們以所需的形狀連接在一起，以便它們最終合并。使用這種技術(shù)，細(xì)胞的數(shù)量從一開(kāi)始就很大，但幾乎沒(méi)有任何可能干預(yù)這個(gè)過(guò)程。例如，細(xì)胞球可能會(huì)改變它們的大小或形狀，并且組織最終會(huì)具有與預(yù)期不同的特性。
活細(xì)胞符合高分辨率 3D 打印工藝
“我們現(xiàn)在成功地結(jié)合了這兩種方法的優(yōu)勢(shì)——使用我們?cè)诰S也納工業(yè)大學(xué)研究多年的超高分辨率 3D 打印方法，”Aleksandr Ovsianikov 教授說(shuō)。
這種雙光子聚合技術(shù)使用一種光敏材料，該材料通過(guò)激光束精確地在所需位置固化。以這種方式，可以以小于一微米的范圍內(nèi)的精度生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。
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