3D生物打印的体外模型可以改善抗癌药物

2019-02-15 15:43

明尼苏达大学的研究人员正在使用3D生物打印来创建更准确的模型来研究癌细胞和治疗方法。观察细胞的传统方法是将组织样本夹在两个载玻片之间并在显微镜下观察；玻璃载玻片将所有物体放在同一平面上，这样显微镜的单个焦距可以清晰地观察到大范围的细胞活动。或者，可以将显微镜直接放置在平坦的培养皿上以观察其表面上的样品。这两种方法都有相同的缺点：它们创建的2D环境无法准确复制我们体内存在的自然3D环境。因此，培养皿中的细胞表现不同于我们体内的3D环境。

但3D生物打印可以复制3D环境，并在这些环境中精确定位细胞和药物，为人体提供更准确的模拟，使细胞能够像往常一样表现。 “测试抗癌药物和细胞疗法都是明尼苏达大学世界闻名的概念，并且，凭借这种模式，我们仍然处于这些创新的最前沿，”明尼苏达大学医学院放射治疗肿瘤学教授丹尼尔·瓦莱拉(Daniel Vallera)说。 “像这样的东西可以在脉管系统和药物的关系之间产生一些非常重要的答案，因为这是模块化的，你可以添加元素并使其更复杂，你甚至可以在这个模型中使用患者自己的肿瘤细胞。”

药物的疗效取决于实验室观察到的细胞活动与我们体内细胞的活动相匹配，而精确的模型是实现这种匹配的关键。Angela Panoskaltsis-Mortari是明尼苏达大学医学院儿科研究副主席兼教授，也是3D生物打印设备的主任，她解释说，“这个模型更符合人体的情况，因此，在这个水平上研究药物对人体细胞的影响，会让结果更有意义，也更能预测人体将会发生什么。”

只有3D打印可以处理制造这些环境所需的材料和几何形状，正如科学与工程学院机械工程副教授Michael McAlpine所解释的那样，“所有这些都是通过我们的定制实现的 - 构建的3D打印技术，使我们能够在3D环境中精确地放置细胞簇和化学库。”

科学与工程学院博士后Fanben Meng提供了有关3D生物打印机创建的渐变的更多细节，并指出：“这种模式成功的原因之一是我们能够更好地控制环境。我们是能够缓慢地释放化学介质并产生化学梯度。它使细胞的行为时间与我们认为在体内发生的方式相似。”肿瘤以渐变的方式传播，因此让它们在实验室中表现相似至关重要。

最近，研究人员3D打印出一种蛋白质模型，以更好地可视化与其他蛋白质结合的方式。通常，3D打印用于创建之前受限于二维的3D版本。