醫療技術公司Fluicell的科學家已經與臨床研發公司Cellectricon和瑞典卡羅林斯卡學院大學合作，將神經細胞生物3D打印成復雜的圖案。利用Fluicell Biopixlar平臺上的微流控打印頭，研究人員能夠在3D結構內準確排列大鼠腦細胞，而不會損害它們的生存能力。產生的腦組織可用于模擬神經系統疾病的進展或測試相關藥物的功效。
Cellectricon首席執行官Mattias Karlsson表示：“我們一直在使用Biopixlar來開發用于打印不同類型神經元細胞的協議，我們對其性能感到非常滿意。 “這項激動人心的技術有可能為廣泛的中樞性和PNS相關疾病的體外建模開辟全新的途徑。”
利用Fluicell的Biopixlar平臺，科學家們能夠精確地3D打印一系列基于細胞的結構（如圖）。圖片來自Fluicell。
Fluicell的精密3D打印工藝
Fluicell于2012年從查爾默斯科技大學分拆出來，于2019年11月選擇與Biopixlar一起推出其第一臺生物打印機。該機器被稱為“多合一發現平臺”，能夠在一次運行中打印多個不同的單元，同時保持較高的精度和分辨率。Fluicell的系統包括機械臂，電動平臺和游戲手柄界面，允許用戶手動放置細胞。該機器提供的精確度使其具有潛在的薄頁印刷應用程序，并且自推出以來，該公司一直在尋求展示其臨床能力。
該公司與Cellectricon簽署了beta協議，旨在通過該協議評估其技術在神經研究中的使用情況。考慮到繪制腦部疾病圖譜通常需要使用多種細胞類型，合作伙伴認為Biopixlar可用于改善患者的預后。先前的打印人造組織的方法集中在基于擠壓或激光的方法上，其中許多方法需要使用犧牲凝膠來限制其準確性。相反，使用微流體過程，Fluicell小組發現他們能夠精確控制沉積的細胞，而不會抑制其生長。
Biopixlar的微流體噴嘴（如圖所示）使研究小組能夠對細胞進行再循環，從而使它們能夠在測試過程中達到較高的準確性。圖片來自《科學報告》雜志。
對Biopixlar打印機進行測試
Biopixlar的主要優勢在于，它具有一個帶有三個獨立腔室的打印頭，并且在測試過程中，該團隊能夠避免交叉污染。這些細胞還被限制在循環流中，這意味著它們只有在與表面牢固地相互作用后才能沉積。使用這種方法，科學家們能夠收集和再利用任何未附著的細胞，同時保持對細胞圖案的高度控制。此外，通過仔細的壓力平衡，該團隊發現他們可以實時調整組織的比例和布局，從而使過程具有極大的適應性。
在更高級的測試中，研究人員將成人皮膚和癌細胞都打印到了2D組織中，其存活率超過99％。一旦暴露于視黃酸（RA）皮膚藥物，癌細胞中產生腫瘤的CK 10蛋白就會下降25％，這證明了該組織在臨床研究中的潛力。
通過使用聚賴氨酸（PLL）作為細胞“膠水”附著這些二維組織中的幾個，該團隊最終能夠將它們分層成活的腦癌模型。據科學家稱，他們新穎的基于PLL的方法表明Biopixlar具有足夠的非侵入性和精確性，可以保證將其廣泛用作診斷工具。
生物打印軟組織結構
盡管全尺寸的3D打印人體器官距離現實還差很多年，但科學家們已經在制造用于特定目的的較小組織方面取得了重大進展。例如，清華大學的研究人員還進行了3D生物打印的腦樣組織的培養，能夠培養神經細胞。在將它們的加成結構注入實驗大鼠的皮層后，研究小組發現它們能夠形成刺激響應電路。另一方面，3D生物打印公司T＆R Biofab與制藥公司HK inno.N合作制造了一系列人造皮膚“測試對象”。細胞結構是針對不同皮膚功效的深入研究計劃的一部分 疾病藥物。
在其他地方，美國大學的一個協作小組采用了另一種方法，并開發了一種直接在體內對組織進行3D生物打印的方法。 該小組的流程基于一種新穎的生物墨水，該墨水能夠體外構建細胞，從而消除了任何潛在的手術并發癥的風險。
來源：中國3D打印網
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