【CPP114】訊：美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)（VCU）人文與科學(xué)學(xué)院的一名助理教授利用3D打印技術(shù)制造出了腫瘤細胞的活體模型，這可能使癌癥研究人員能夠更好地了解疾病的進(jìn)展。

  VCU的博士、助理教授Daeha Joung發(fā)明了構建腫瘤構造的新穎方法。這種新技術(shù)可以精確地放置和控制活細胞，更有效地模仿癌癥傳播的關(guān)鍵步驟。這種方法可以讓VCU的Massey癌癥中心的研究人員最大限度地研究癌細胞的生長(cháng)，并評估抗癌免疫毒素的效果。

  3D打印技術(shù)在癌癥研究中的發(fā)展

  來(lái)自德國歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗室的研究人員在2018年12月的研究中發(fā)現，2D結構難以準確復制原生腫瘤微環(huán)境的特征。研究發(fā)現，3D細胞培養物可以建立細胞間的相互作用，可以更好地模仿真實(shí)組織的特異性，這樣做的速度更快，表現出更復雜的行為。

  然而，Joung認為，由于腫瘤細胞的運動(dòng)受各種化學(xué)信號的調節，腫瘤的轉移性仍然是目前模型的主要預后和治療挑戰。因此，需要一個(gè)更精確的模型，將腫瘤微環(huán)境中的這些元素納入其中，并能夠研究發(fā)生在身體遠處的多層次相互作用。"已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多策略來(lái)克服這些障礙，但并不完全成功，"Joung解釋道。"我可以利用物理學(xué)、納米技術(shù)和工程來(lái)克服這些障礙，并提供了一個(gè)獨特的見(jiàn)解，可能為癌癥的新治療方案打開(kāi)了大門(mén)。"

  Joung的方法通過(guò)使用3D生物打印和受折紙啟發(fā)的自折疊技術(shù)來(lái)創(chuàng )建復雜的多材料、多尺度和多功能的3D結構，解決了這些限制。這使得活體細胞和支持性基質(zhì)的眾多組合可以在精確的空間控制下整合，從而實(shí)現了具有良好的生物醫學(xué)應用前景的組織工程化。

  制造3D打印的細胞控制膠囊

  3D打印的刺激反應膠囊使Joung能夠控制這些結構中的細胞。含有一個(gè)水核，以及功能分子因子和質(zhì)子金納米棒（AuNRs）的有效載荷，這些微觀(guān)的膠囊允許在3D基質(zhì)中觸發(fā)釋放化學(xué)線(xiàn)索。一旦使用激光輻射激活，Joung能夠在局部水平上操縱細胞行為。當這一點(diǎn)與3D細胞打印結合在一起時(shí)，它允許創(chuàng )建復雜的腫瘤構建體，這些構建體使用多路化學(xué)信號進(jìn)行控制。

  為了展示膠囊的空間控制，Joung打印了一個(gè)包含不同體積的核心陣列，通過(guò)部署UV激光可以精確地觸發(fā)這些核心。利用3D打印技術(shù)，Joung能夠在相同的條件下平行測試五組遷移樣品。這種方法還允許他在必要時(shí)添加材料，并對所生產(chǎn)的細胞進(jìn)行定制，以顯示不同的行為。

  作為該技術(shù)的成果，Massey的科學(xué)家們將能夠向Joung提供癌癥組織樣本，然后規定他們需要制造的特定設計或腫瘤結構。然后，利用機器人機構和定制的3D打印技術(shù)，Joung將調整被復制和打印的細胞類(lèi)型的數量和具體配置。

  而這又可以使未來(lái)的研究人員能夠篩選出新型的抗癌藥物，并測試針對患者的診斷和治療策略。"從工程的角度來(lái)看，癌癥是癌癥，所以我的實(shí)驗室可以制造出許多不同類(lèi)型的腫瘤組織仿制物。"Joung說(shuō)。"如果有人對肺癌感興趣，我們可以打印出肺癌細胞。如果有人對乳腺癌細胞感興趣，我們也可以打印出那些細胞，"他補充說(shuō)。

  Joung的野心是設計出先進(jìn)的3D系統的綜合平臺，應用于癌癥神經(jīng)再生模型，為測試治療疾病的治療方案開(kāi)辟了新的機會(huì )。

  3D打印的抗癌方法

  來(lái)自其他學(xué)術(shù)機構的科學(xué)家和研究人員也利用3D打印技術(shù)創(chuàng )建了活體3D細胞模型，目的是為了更好地了解和治療癌性腫瘤。

  2020年4月，來(lái)自美國和德國的研究人員提出了一種研究膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）的新方法，膠質(zhì)母細胞瘤是一種侵襲性的腦癌類(lèi)型。他們使用了一系列以灌注血管通道為特征的人類(lèi)腦細胞和生物材料，實(shí)現了長(cháng)期培養和給藥。三維成像技術(shù)被總結用于組織構建物的無(wú)創(chuàng )評估。

  新西蘭懷卡托大學(xué)的一名碩士生在2018年8月宣布，她計劃在設計出3D打印的塑料腫瘤模型后，利用真實(shí)細胞生長(cháng)和測試癌癥腫瘤。這些生物打印的模型的基礎是一系列類(lèi)似于乳腺癌腫瘤的手掌大小的網(wǎng)狀半球。

  來(lái)自比利時(shí)Katholieke大學(xué)魯汶分校和印度海得拉巴德理工學(xué)院的研究人員在2017年6月發(fā)布了研究報告，調查了3D打印如何用于癌癥研究。雖然這兩篇論文都強調了利用3D打印創(chuàng )造微環(huán)境的潛力，但印度研究人員提出了能夠精確放置細胞并在體內復制腫瘤微環(huán)境的可能性。

  研究人員的研究結果詳見(jiàn)于他們題為 "3D生物打印的體外轉移模型通過(guò)重建腫瘤微環(huán)境 "的論文，該論文發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上，由Fanben Meng、Carolyn M. Meyer、Daeha Joung、Daniel A. Vallera、Michael C. McAlpine和Angela Panoskaltsis-Mortari共同撰寫(xiě)。