欧洲实验室研发出可控制干细胞分化的3D打印支架

一直以来，生物3D打印都被认为具有通过再生性植入物颠覆医学世界的潜力，甚至有可能导致人造器官和组织的出现。现在，在世界各地的一些研究团队都开始研究自己独特的方式来3D打印单元结构，但他们都面临着一大障碍，那就是如何3D打印出一个支架来使细胞按照理想方式生长。近日，荷兰Maastricht大学Moroni实验室的研究人员们似乎已经找到了解决方法。

据3D虎了解，Moroni实验室是欧洲最大的生物制造中心之一，此次该团队研究人员开创性地设计了几个3D打印支架，并展示了如何通过渐进式的影响使成体干细胞朝着骨骼细胞的方向分化。事实上，这是迈向3D打印骨骼植入物非常重要的一步。

据该项目研究人员表示，他们希望通过3D打印支架来控制细胞的「命运」，并建立包括皮肤细胞、骨细胞等细胞结构的完整数据库。「第一代产品中的细胞是悬浮在水凝胶、或着被植入3D多孔基质当中的。这些产品通过减少疼痛和恢复组织延续性证明了再生医学治疗的潜力。但是这些再生组织的功能并不总是跟原生的一样。」他们解释说，「这会在手术几年后导致退化，因此还需要再次进行手术。」

但要想完成这项研究，限制的原因也有很多。3D环境中的细胞繁殖和平衡是非常重要的一点，当原始细胞表型消失时，繁殖的细胞将生成一个不同的细胞外基质。隔离和繁殖取自组织活检的细胞，以及在植入前将细胞种植在支架上，这是传统手术中常常会使用到的。

而「智能构建」可以解决这些障碍，实现对植入干细胞的控制。「更好地控制细胞间的物质互相作用是非常必要的，这样可以维持组织工程的结构和时间。同时也是将细胞保持在原位、控制细胞在3D打印支架中休眠、繁殖和分化的关键。」研究人员解释道，「在这其中，3D打印技术发挥着很大的作用，对新技术的发展和硬件的需要来说是十分有必要的」。

据悉，该实验室目前的实验成果一直在沿着正确的方向迈进。从其展示出来的一系列论文中，他们已经证明了3D打印技术可以用于制造嵌入式的结构和物理化学梯度支架设计。同时，这些梯度不仅是一个额外的支架组件，还能够影响成体干细胞朝着骨细胞方向的分化。

更甚的是，这是一个相当灵活的过程。3D打印支架的孔隙可以增大或者减少，这对于成体干细胞向骨细胞方向分化有很大帮助，其可以让骨髓间充质干细胞分化成骨，或软骨。「同样地，当孔隙形状从偏正方形变化到更偏菱形形状时，骨髓间充质干细胞的分化方向也会从软骨逐渐转向骨。」他们补充说。

另外，Moroni实验室还将致力于整合神经和血管组织再生的技术。这可以用于合成模拟外周神经系统，并进一步刺激组织再生。更重要的是，研究人员将致力于生物医学材料和器件工程的免疫反应研究。更多的细胞再生和退化现象，则还需要从生物制造的角度去进行研究。但无论如何，在这些研究当中，3D打印技术都发挥着至关重要的作用。

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