干细胞具有发展成人体所有类型的细胞的能力，或者是通过引导来分化成特定的细胞类型，为生产类器官奠定，并且通过3D打印技术制造的干细跑培养支架，所培养的生物组织可以用于药物开发和个性化的药物测试。
韩国理工大学和韩国加通大学最新的研究表明，使用微型3D打印技术可以进行组织工程研究。研究人员通过蓝光微立体光刻技术（MSTL）制作了适合骨细胞再生的支架。
蓝光MSTL是一种高分辨率3D打印技术，能够制作具有数十至数百微米特征尺寸的物体。这种分辨率是应用于细胞支架（支持生物组织生长的结构）的不错选择。
韩国理工大学和韩国加通大学通过MSTL技术制作出来的微孔支架外观仅有4×4×4mm，孔径为200×200μm。这个结构先是通过MSTL技术以可生物降解的光聚合物材料3D打印出来，随后支架被装上可培养形成骨髓的干细胞。
紧接着，支架被放置在生物反应器中以利于细胞的生长和繁殖。生物反应器内模拟了血流的环境，并通过引入磁场来刺激细胞增殖，暴露于磁场的细胞在孵育1,3和7天后表现出更高的增殖速率。
图片：细胞的静态和生物反应器培养中增殖速率的比较。
该过程表明这种方法具有“减少骨替代手术成本的潜力”，因为它减少了创建骨组织所需的时间，从而降低了样品失效和损失的风险。
图片：生物反应器内第3天后的活细胞
支架中的孔隙对于骨骼再生起到重要作用，理想的骨组织工程支架孔径最好与正常骨单位的大小相近，在维持一定的外形和机械强度的前提下，通常要求骨组织工程支架的孔隙率尽可能高，同时孔间具备连通孔隙，这样有利于细胞的黏附和生长，促进新骨向支架内部的长入，利于营养成分的运输和代谢产物的排出。
3D打印技术可以灵活的制造出支架中大小不一的孔隙尺寸，以及不同的孔隙形状。而支架上不同尺寸和形状的孔隙将在干细胞分化成为不同功能细胞的过程中发挥一定作用（实现干细胞的分化还需要其他的诱导因子），例如在孔隙尺寸增大时干细胞将分化为成骨，变小时则分化为软骨；当孔隙形状从正方形变化到菱形时，骨髓间充质干细胞的分化方向将会从软骨逐渐转向骨。
可以说，目前有多种不同的3D打印方法在骨科领域进行尝试。在天津大学、中国科学院和香港大学最近的一项研究中，研究人员创建了一种基于粘土的材料，通过3D打印技术可以促进大鼠胫骨缺损的加速再生。来自凯斯西储大学的另一种方法是使用石墨烯融合PLA通过3D打印出更强的骨骼运动支架。而荷兰Maastricht大学Moroni实验室则研发出3D打印支架，可以为干细胞定向分化成为骨骼细胞创造有利条件。
未来还有许多奇妙的应用。或许我们可以畅想干细胞技术将被用来彻底改变器官移植的应用，作为替代器官可以通过患者自身细胞的生长来获取。并且这一创新提供了大量的组织工程处理具体疾病的潜在解决方法。包括心脏病和神经退行性疾病，如帕金森病。
本文讨论的通过蓝光3D打印系统制作干细跑培养支架的应用发表于“机械科学与技术学报”第31卷第5期。
查找往期文章，请登陆www.51shape.com,在首页搜索关键词
网站投稿请发送至editor@51shape.com
欢迎转载，如需加入白名单请将微信公众号回复至3D科学谷微信公众号
