挑战极限！3D生物打印脑细胞

在最近发表的“通过3D细胞打印技术对类脑组织构建物进行工程设计”中，研究人员使用3D模型从许多层面上收集有关神经病学的信息，从了解神经细胞和监测患者的健康状况到改善药物输送。

随着医学科学家和医学专业人员（从临床医生到在罕见手术方面处于领先地位的外科医生）继续使用和改进解剖模型，患者可以从许多积极方面受益。进行广泛的研究，医生可以改善诊断并提供全面的治疗，医学生可以在不等待尸体或其他并非总是容易获得的材料的情况下进行练习，并且外科医生能够更好地计划手术以及一系列新指南工具。

现在，来自我国的科学家正在探索用于神经科学和体外组织构建的生物打印。虽然以2D为限的细胞培养的优势可以减少动物研究，但将3D带到更高的水平可以使研究取得更大的进步，尤其是由于细胞具有更大的可持续性，这是最大的挑战之一研究和组织工程方面的挑战。

研究人员在论文中指出：“3D细胞打印作为一种新兴的生物制造技术已被广泛用于模仿体外组织研究中的自然3D模型，尤其是神经科学中的体外脑样组织构造。”虚构的脑样组织构建体为原代神经细胞在其中生长提供了3D微环境。经过数周的体外培养，结构中神经回路的形成使它们具备了对刺激做出敏感反应的能力。”

营养是组织活力的核心，研究人员在这项研究中取得了成功，同时使细胞存活了令人印象深刻的四个星期。使用富含细胞的生物印刷油墨，它们能够在电极上沉积层，两者之间的空间充当营养物质进入细胞的区域。同时，通过电极阵列监测细胞信号。

利用他们的模型作为药物测试和神经网络研究的改进来源，科学家还实现了3D结构中超过四分之三的细胞存活。这样的结果与2D结构形成了鲜明的对比，最终显示不到25％的细胞缺乏生存能力。

3D模型是在清华大学北京生物制造与快速成型技术重点实验室创建的。将细胞悬浮在明胶，藻酸盐和纤维蛋白原中，其中85％的细胞在整个印刷过程中均保持不变。在强调需要适当的喷嘴直径和打印流速的同时，研究人员最终能够制造出具有强大机械性能的生物墨水，以至于他们实际上可以模仿大脑组织。

清华大学生物制造中心主任孙伟说：“我们正在进行的工作包括研究不同分子结构的神经药物如何在我们的打印模型中以不同的速度扩散，并对我们的模型进行电生理刺激和/或戊四唑研究癫痫。”。“我们还感兴趣于打印干细胞以构建类似于大脑的模型来研究神经发育，并将打印的类似于大脑的模型与微流控技术相集成以构建'芯片上的大脑'设备。”