[科普中国]-细胞3D打印

细胞3D打印（cell bioprinting）是近年来出现的一种在体外构造三维多细胞体系的先进技术。该技术是快速成型技术和生物制造技术的有机结合，可以解决传统组织工程难以解决的问题。在生物医学的基础和应用研究中有着广阔的发展前景。

细胞打印技术的概念是Boland等在2003年提出的，该技术突破了传统组织工程技术空间分辨率低的局限性，可精确控制细胞的分布。在“细胞打印”过程中，细胞（或细胞聚集体）与溶胶（水凝胶的前驱体）同时置于打印机的喷头中，由计算机控制含细胞液滴的沉积位置，在指定的位置逐点打印，在打印完一层的基础上继续打印另一层，层层叠加形成三维多细胞/凝胶体系。

与传统的组织工程技术相比（如“细胞+支架”技术）“细胞打印”的优势主要有: ① 同时构建有生物活性的二维或三维“多细胞/材料”体系；② 在时间和空间上准确沉积不同种类的细胞；③ 构建细胞所需的三维微环境。此外，“细胞打印”还是完全由计算机控制的高通量细胞排列技术，也可发展成为在生物体内进行原位操作的技术。此技术可应用于组织工程，建造细胞传感器，为药物代谢动力学和药物筛选提供模型等。2013年，来自苏格兰的研究人员利用3D打印技术，首次用人类胚胎干细胞进行了3D打印，研究的相关论文已发表在《生物制造》（Biofabrication）上。胚胎干细胞将会被先存放在打印机中的2个独立容器里，然后规则地摆放在培养皿上，图为已放置完成的人类胚胎干细胞团。实验证明，超过95%的干细胞在被“打印”出24小时后仍能存活，说明打印过程并未杀死这些细胞；超过89%的干细胞在3天后仍具有多能性，能够分化出多种细胞组织。

参考资料：

[1] 周丽宏, 陈自强, 黄国友, 翟晓, 陈咏梅, 徐峰, 卢天健. 细胞打印技术及应用. 生物医学工程杂志, 2010, 30(12):95-104.

[2] Faulkner-Jones A1,Greenhough S,King JA,Gardner J,Courtney A,Shu W. Developmentof avalve-basedcellprinterfor theformationofhumanembryonicstemcellspheroidaggregates. Biofabrication.2013, 5(1):015013.12p.

本词条内容贡献者为:

姚庆苹 - 博士 - 上海交通大学生命科学与技术学院