科学家借3D打印技术创建多孔骨形支架研究骨癌

      近日，在休斯敦莱斯大学的科学家们使用3D打印技术创建了多孔骨形支架，可用于研究骨癌肿瘤。他们发现，在没有血液的情况下，单个孔的大小和方向如何影响细胞增殖。

     莱斯大学的研究人员已经确定，我们骨骼中的小孔对癌细胞如何操作和传播具有显着影响。在生物工程师Antonios Mikos的领导下，科学家们使用3D打印脚手架来观察尤因氏肉瘤（骨癌）细胞对刺激的反应，如剪切应力。他们发现，孔的尺寸和形状，以及整体支架孔隙度，对癌细胞如何能够在骨中扩散有影响。

    在一项研究项目中，Rice的研究人员发现，孔的尺寸和形状对细胞附着有影响，除了由孔产生的结构中的空白空间的百分比、介质和营养物的渗透性和细胞迁移。他们通过创建模拟骨结构的3D打印支架发现了这一点。据悉，该研究结果发表在ACS生物材料科学与工程的杂志上。

    根据Mikos透露，3D打印的聚合物骨支架包含人工毛孔，其限制流体的流动，并对肿瘤细胞施加剪切应力。通过改变3D打印支架结构和孔结构，他和他的团队能够改变流体流过的环境，以及剪切应力的大小。科学家认为，这种模型对于发现更多关于骨癌和潜在治疗方法至关重要。“我们的目标是开发肿瘤模型，以捕获体外肿瘤的复杂性，并用于药物测试，从而为药物提供开发平台，同时降低相关成本，”Mikos说。

     Rice的研究人员说，“使用3D打印的支架给出了比使用扁平培养皿中的细胞更加真实的骨结构和细胞行为的图片。在3D打印每个具有三种尺寸（0.2、0.6和1mm）之一的孔的支架的平坦部分之后，研究人员可以在将其与肿瘤细胞接种之前堆叠这些层以形成支架。然后使用流灌注反应器来模拟生物环境中的流体和组织的推和拉。”

    使用流灌注反应器将产生有趣的结果。研究人员指出，当流动时，细胞以更高的效率增殖。此外，一旦流体开始流动，具有最小孔的层显示出更多的增殖。细胞还增加了胰岛素样生长因子蛋白（IGF-1）的产生，胰岛素样生长因子蛋白（IGF-1）是肉瘤细胞表面上的配体，并且是成功的化疗治疗的重要障碍。科学家还发现，孔取向对细胞产生的IGF-1有很大影响。

     Rice团队认为，剪切应力和支架取向的组合促进不同水平的蛋白质产生，研究人员现在计划继续他们的研究项目，对转移和测试不同药物对抗细胞的功效进行研究。Rice科学家的研究论文得出结论：“我们的研究结果突出显示了3D打印支架结合流体灌注反应器，可以有效地为实体肿瘤异质性方面建模，以用于未来的药物测试和定制的患者治疗。”