日前，英國倫敦大學學院的Achala de Mel博士和她的研究團隊利用FMD熔融擠出技術(shù)3D打印了各種塑料管狀結(jié)構(gòu)，可用于培養(yǎng)身體內(nèi)的細胞組織。該工藝開創(chuàng)了經(jīng)濟性的細胞組織培養(yǎng)方法，使得研究和患者護理領(lǐng)域不再那么昂貴和高不可攀。
近日，通過使用FMD熔融擠出技術(shù)，倫敦大學學院的Achala de Mel博士和她的研究團隊3D打印了各種塑料管狀結(jié)構(gòu)，可用于培養(yǎng)身體內(nèi)的細胞組織。
通過這種方法，倫敦大學學院的研究人員將實驗室細胞培養(yǎng)的整體方法概念化，尤其是他們通過FDM這種3D打印工藝開創(chuàng)了經(jīng)濟性的細胞組織培養(yǎng)方法，使得研究和患者護理領(lǐng)域不再那么昂貴和高不可攀。
雖然不像PLA那樣常用，倫敦大學學院這個項目的研究重點是熱塑性聚氨酯(TPU)。因為其獨特的可塑性和彈性質(zhì)量，TPU被科學家們認為是可行的一種材料。
在3D打印機方面，科學家們選擇的是市售的兩種商業(yè)機器：Sharebot Next Generation和Rokit 3Dison Multi，價格在1,850美元到1,990美元之間。
科學家們使用Blender，Slic3r和Makerbot切片軟件創(chuàng)建了培養(yǎng)支架的CAD模型。
通過特別調(diào)整的TPU材料，Achala de Mel博士的實驗室研究人員證明了快速制造各種不同管狀支架的能力。這些管狀支架具有不同直徑和厚度，其管狀彈性結(jié)構(gòu)是許多器官的共同結(jié)構(gòu)特征。
這些管內(nèi)的填充物被設(shè)計為細胞支架，用來支持細胞生長。支架可以設(shè)計成為細胞提供物理性質(zhì)，例如剛性差異，幾何形狀，表面粗糙度和各向異性。細胞可以感知這些差異，并響應其增殖的變化。
Achala de Mel博士發(fā)現(xiàn)3D打印允許在支架內(nèi)創(chuàng)建多重組合(傳統(tǒng)制造方法很難達到如此高效和可重復性)，從而科學家們可以通過大量的實驗獲得關(guān)于細胞對于不同的3D打印支架結(jié)構(gòu)反應的信息，這些大數(shù)據(jù)以便工程師進行詳盡的分析，從而可以選擇更加合適的3D打印設(shè)計來生產(chǎn)支架，以達到預期的細胞反應。
在每個3D打印管狀支架的實例中，研究人員測試不同的大小和填充結(jié)構(gòu)，以找到最適合于重建骨孔隙度的結(jié)構(gòu)，因此有利于血管向內(nèi)生長。
研究管裝結(jié)構(gòu)的快速迭代和開發(fā)是相對簡單的事情，研究人員隨后轉(zhuǎn)向創(chuàng)建一個模仿人類氣管結(jié)構(gòu)的模型。
考慮到這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，TPU的細胞培養(yǎng)潛力可以分為兩個樣本：一個與人類皮膚細胞結(jié)合，另一個與支氣管相關(guān)的干細胞結(jié)合。在培養(yǎng)3和14天后，細胞顯示出生長和增殖的積極性。
關(guān)于3D打印細胞培養(yǎng)支架的商業(yè)化前景，Achala de Mel博士十分看好，她認為下一步是討論監(jiān)管資格和相關(guān)倫理，可以設(shè)想在不久的將來組織工程通過3D打印的影響將進入護理治療領(lǐng)域，其普遍性就像現(xiàn)在的藥店一樣。
據(jù)了解，TPU用于組織培養(yǎng)支架在美國也有研究案例，凱斯西儲大學就通過將TPU材料與PLA材料以及氧化石墨烯材料混合打印出具有優(yōu)良的機械性能的細胞培養(yǎng)支架。
