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，對癌細(xì)胞如何能夠在骨中擴(kuò)散有影響。

在一項研究項目中，Rice的研究人員發(fā)現(xiàn)，孔的尺寸和形狀對細(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。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，并對腫瘤細(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，這種模型對于發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于骨癌和潛在治療方法至關(guān)重要。“我們的目標(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，同時降低相關(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)胞更加真實的骨結(jié)構(gòu)和細(xì)胞行為的圖片。在3D打印每個具有三種尺寸（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。”

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)流動時，細(xì)胞以更高的效率增殖。此外，一旦流體開始流動，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)在計劃繼續(xù)他們的研究項目，對轉(zhuǎn)移和測試不同藥物對抗細(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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