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  生物3D打印技術(shù)以其快速、精準(zhǔn)、個(gè)性化等優(yōu)點(diǎn)，可快速用于構(gòu)建微流控系統(tǒng)。因?yàn)樗哂凶詣?dòng)化、低成本和高通量的特性，在組織工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前報(bào)道的紙基腫瘤模型成型后，其內(nèi)部形成的致密結(jié)構(gòu)往往阻礙了細(xì)胞的遷移，從而在一定程度上直接限制紙基模型中微孔通道內(nèi)外細(xì)胞的相互作用。

  近日，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Y. Shrike Zhang教授課題組為了克服生物紙基血管化組織模型因其致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不利于細(xì)胞遷移的問(wèn)題，采用一種成本低、生物相容性良好的納米材料-細(xì)菌纖維素 (bacterial cellulose) 水凝膠作為潛在的新型軟基質(zhì)，通過(guò)結(jié)合生物3D打印技術(shù)和發(fā)泡技術(shù)，構(gòu)建了一種紙基可灌流微通道內(nèi)嵌的多孔血管化腫瘤模型。其將聚二甲基硅氧烷 (polydimethylsiloxane，PDMS) 作為犧牲墨水并打印在細(xì)菌纖維素懸浮基質(zhì)中，通過(guò)風(fēng)干形成紙狀膜。與之前使用的半固體凡士林-液體石蠟油墨（Nano Lett. 2019, 19, 6, 3603–3611）不同，PDMS犧牲墨水固化后，能夠抵抗發(fā)泡過(guò)程中的變形，即將膜浸入硼氫化鈉 (NaBH4) 水溶液中進(jìn)行發(fā)泡處理，細(xì)菌纖維素基質(zhì)在發(fā)泡過(guò)程中逐漸演變?yōu)槎嗫捉Y(jié)構(gòu)，同時(shí)PDMS微纖維形狀能夠完整保持。隨后，通過(guò)去除PDMS犧牲墨水形成中空的可灌流微流控通道，最后將乳腺癌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞細(xì)胞分別引入周?chē)鷶U(kuò)張的多孔細(xì)菌纖維素基質(zhì)和微通道中，實(shí)現(xiàn)了多孔血管化腫瘤模型的構(gòu)建并用于抗癌藥物的篩選，為構(gòu)建低成本（裝置成本不到4美分）的組織模型提供了一個(gè)新平臺(tái)。

圖1. 3D犧牲打印和發(fā)泡技術(shù)結(jié)合制備低成本多孔紙基血管化組織模型示意圖。

  該研究成果以“Expanding Sacrificially Printed Microfluidic Channel-Embedded Paper Devices for Construction of Volumetric Tissue Models in vitro”為題發(fā)表在期刊Biofabrication上。文章的共同第一作者為哈佛大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生栗洪彬和程鳳。Y. Shrike Zhang教授為本文的通訊作者。

  論文鏈接：

  https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/abb11e

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00583