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《3D打印技术之：细胞打印技术及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2010,30(12):9521043细胞打印技术及应用111123433周丽宏陈自强黄国友翟晓陈咏梅徐峰卢天健(1西安交通大学生物医学工程和生物力学研究中心航天航空学院西安710049)(2西安交通大学理学院非平衡物质结构及量子调控教育部重点实验室西安710049)(3HST2CenterforBiomedicalEngineering,DepartmentofMedicine,BrighamandWomen’sHospital,HarvardMedicalSchool,Boston,510600MA,USA)(4西安交通大
2、学生物医学工程和生物力学研究中心航天航空学院西安710049)摘要细胞打印技术是一种在体外构造具有生物活性的三维多细胞体系的先进技术。近年来,有关细胞打印技术的研究引起广泛的关注,其原因在于该领域具有明显的学科交叉与渗透融合的特点,它处于生命科学与快速成型技术、生物制造技术、生物科学和材料科学的交汇点。更加值得关注的是它为组织工程学突破二维研究的局限性,在三维尺度上精确控制与人体组织或器官相似的三维构造体方面的研究提供了一种新的思路。基于这一技术不仅在三维组织工程,还对细胞生物学、高通量药物筛选及细胞传感器等方面的前沿问题均有广阔的研究应用前景,介绍了近年来开发用于细胞打印的技术
3、及其潜在的应用。关键词细胞打印组织工程细胞生物学细胞传感器药物筛选中图分类号Q819“细胞打印”(CellBioprinting)是近年来出现的一组织或器官的坏死;(5)细胞作为构成人类器官的基本种在体外构造三维多细胞体系的先进技术,该技术是单元,其尺寸在几微米到几十微米的范围内,调控细胞快速成型技术和生物制造技术的有机结合,可以解决分布的分辨率需控制在10μm以下,而采用传统组织工传统组织工程难以解决的问题,在生物医学的基础和程技术难以实现如此小的分辨率。因此,如何在三维[1]应用研究中有着广阔的发展前景。在传统的组织工尺度上精确控制不同种类的细胞及细胞外基质的分程中,对受损器
4、官的修复主要是将细胞在体外培养扩布,并形成与人体组织或器官相似的三维构造体是传增后,附着在预先设计好的生物支架材料上,构成“细统组织工程所面临的一大难题。胞+支架”的复合体,再植入机体中相应的病损部位。Boland等于2003年提出“细胞打印”技术的概随着细胞的生长繁殖,支架材料逐渐降解,最后形成具[5]念,该技术突破了传统组织工程技术空间分辨率低有生理功能和结构的组织或器官,从而达到组织器官的局限性,可精确控制细胞的分布。在“细胞打印”过修复或再生的目的。传统组织工程的局限性主要有:程中,细胞(或细胞聚集体)与溶胶(水凝胶的前驱体)[2](1)人体组织和器官由多种细胞和细胞外基
5、质构成,同时置于打印机的喷头中,由计算机控制含细胞液滴很难把这些成份同时植入固体支架中;(2)难以在三维的沉积位置,在指定的位置逐点打印,在打印完一层的支架结构中精确沉积不同种类的细胞和细胞外基基础上继续打印另一层,层层叠加形成三维多细胞/凝[3]质;(3)受支架技术的空间分辨率的限制,细胞渗透[3]胶体系,如图1所示。与传统的组织工程技术相比(如到支架材料内部的速度较慢;(4)由于所形成的组织[4]“细胞+支架”技术),“细胞打印”的优势主要有:(1)或器官内无血管,氧气和养料的供应不足,容易引起同时构建有生物活性的二维或三维“多细胞/材料”体收稿日期:2010207228修回
6、日期:2010209224[6]系;(2)在时间和空间上准确沉积不同种类的细胞;3国家自然科学基金杰出青年基金(10825210)、陕西省自然科学[7]基金青年项目(2010JQ1010)资助项目(3)构建细胞所需的三维微环境。此外,“细胞打33通讯作者,电子信箱:tjlu@mail.xjtu.edu.cn印”还是完全由计算机控制的高通量细胞排列技术,也©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net96中国生物工程杂志ChinaBiotech
7、nologyVol.30No.122010[8]可发展成为在生物体内进行原位操作的技术。表1不同细胞打印技术的参数Table1Characteristicofdifferentcellbioprintingtechniques分辨率打印速度液滴体积细胞打印技术细胞存活率(μm)(滴/秒)热喷墨>1001×1040.3～0.5ml75%～90%压电喷墨>100—0.3～0.5ml75%～90%电喷射>50—2～5ml75%～98%细胞纺织———>70%机械喷射>100102～104
