韓國通過藍光MSTL微型3D打印技術(shù)來制造干細胞培養(yǎng)支架

干細胞具有發(fā)展成人體所有類型的細胞的能力，或者是通過引導(dǎo)來分化成特定的細胞類型，為生產(chǎn)類器官奠定，并且通過3D打印技術(shù)制造的干細跑培養(yǎng)支架，所培養(yǎng)的生物組織可以用于藥物開發(fā)和個性化的藥物測試。據(jù)南極熊了解，韓國理工大學和韓國加通大學最新的研究表明，使用微型3D打印技術(shù)可以進行組織工程研究。研究人員通過藍光微立體光刻技術(shù)（MSTL）制作了適合骨細胞再生的支架。藍光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)用于細胞支架（支持生物組織生長的結(jié)構(gòu)）的不錯選擇。

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

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

該過程表明這種方法具有“減少骨替代手術(shù)成本的潛力”，因為它減少了創(chuàng)建骨組織所需的時間，從而降低了樣品失效和損失的風險。

圖片：生物反應(yīng)器內(nèi)第3天后的活細胞

支架中的孔隙對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械強度的前提下，通常要求骨組織工程支架的孔隙率盡可能高，同時孔間具備連通孔隙，這樣有利于細胞的黏附和生長，促進新骨向支架內(nèi)部的長入，利于營養(yǎng)成分的運輸和代謝產(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胞分化成為不同功能細胞的過程中發(fā)揮一定作用（實現(xiàn)干細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干細胞將分化為成骨，變小時則分化為軟骨；當孔隙形狀從正方形變化到菱形時，骨髓間充質(zhì)干細胞的分化方向?qū)能浌侵饾u轉(zhuǎn)向骨。

可以說，目前有多種不同的3D打印方法在骨科領(lǐng)域進行嘗試。在天津大學、中國科學院和香港大學最近的一項研究中，研究人員創(chuàng)建了一種基于粘土的材料，通過3D打印技術(shù)可以促進大鼠脛骨缺損的加速再生。來自凱斯西儲大學的另一種方法是使用石墨烯融合PLA通過3D打印出更強的骨骼運動支架。而荷蘭Maastricht大學Moroni實驗室則研發(fā)出3D打印支架，可以為干細胞定向分化成為骨骼細胞創(chuàng)造有利條件。

未來還有許多奇妙的應(yīng)用?；蛟S我們可以暢想干細胞技術(shù)將被用來徹底改變器官移植的應(yīng)用，作為替代器官可以通過患者自身細胞的生長來獲取。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。

來源：3D科學谷