近日,在休斯敦萊斯大學(xué)的科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了多孔骨形支架,可用于研究骨癌腫瘤。他們發(fā)現(xiàn),在沒有血液的情況下,單個(gè)孔的大小和方向如何影響細(xì)胞增殖。
萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定,我們骨骼中的小孔對(duì)癌細(xì)胞如何操作和傳播具有顯著影響。在生物工程師Antonios Mikos的領(lǐng)導(dǎo)下,科學(xué)家們使用3D打印腳手架來觀察尤因氏肉瘤(骨癌)細(xì)胞對(duì)刺激的反應(yīng),如剪切應(yīng)力。他們發(fā)現(xiàn),孔的尺寸和形狀,以及整體支架孔隙度,對(duì)癌細(xì)胞如何能夠在骨中擴(kuò)散有影響。
在一項(xiàng)研究項(xiàng)目中,Rice的研究人員發(fā)現(xiàn),孔的尺寸和形狀對(duì)細(xì)胞附著有影響,除了由孔產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)中的空白空間的百分比、介質(zhì)和營養(yǎng)物的滲透性和細(xì)胞遷移。他們通過創(chuàng)建模擬骨結(jié)構(gòu)的3D打印支架發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。據(jù)悉,該研究結(jié)果發(fā)表在ACS生物材料科學(xué)與工程的雜志上。
根據(jù)Mikos透露,3D打印的聚合物骨支架包含人工毛孔,其限制流體的流動(dòng),并對(duì)腫瘤細(xì)胞施加剪切應(yīng)力。通過改變3D打印支架結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu),他和他的團(tuán)隊(duì)能夠改變流體流過的環(huán)境,以及剪切應(yīng)力的大小??茖W(xué)家認(rèn)為,這種模型對(duì)于發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于骨癌和潛在治療方法至關(guān)重要?!拔覀兊哪繕?biāo)是開發(fā)腫瘤模型,以捕獲體外腫瘤的復(fù)雜性,并用于藥物測試,從而為藥物提供開發(fā)平臺(tái),同時(shí)降低相關(guān)成本,”Mikos說。
Rice的研究人員說,“使用3D打印的支架給出了比使用扁平培養(yǎng)皿中的細(xì)胞更加真實(shí)的骨結(jié)構(gòu)和細(xì)胞行為的圖片。在3D打印每個(gè)具有三種尺寸(0.2、0.6和1mm)之一的孔的支架的平坦部分之后,研究人員可以在將其與腫瘤細(xì)胞接種之前堆疊這些層以形成支架。然后使用流灌注反應(yīng)器來模擬生物環(huán)境中的流體和組織的推和拉?!?/span>
使用流灌注反應(yīng)器將產(chǎn)生有趣的結(jié)果。研究人員指出,當(dāng)流動(dòng)時(shí),細(xì)胞以更高的效率增殖。此外,一旦流體開始流動(dòng),具有最小孔的層顯示出更多的增殖。細(xì)胞還增加了胰島素樣生長因子蛋白(IGF-1)的產(chǎn)生,胰島素樣生長因子蛋白(IGF-1)是肉瘤細(xì)胞表面上的配體,并且是成功的化療治療的重要障礙。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),孔取向?qū)?xì)胞產(chǎn)生的IGF-1有很大影響。
Rice團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,剪切應(yīng)力和支架取向的組合促進(jìn)不同水平的蛋白質(zhì)產(chǎn)生,研究人員現(xiàn)在計(jì)劃繼續(xù)他們的研究項(xiàng)目,對(duì)轉(zhuǎn)移和測試不同藥物對(duì)抗細(xì)胞的功效進(jìn)行研究。Rice科學(xué)家的研究論文得出結(jié)論:“我們的研究結(jié)果突出顯示了3D打印支架結(jié)合流體灌注反應(yīng)器,可以有效地為實(shí)體腫瘤異質(zhì)性方面建模,以用于未來的藥物測試和定制的患者治療。”
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