科學家借3D打印技術創建多孔骨形支架研究骨癌

      近日，在休斯敦萊斯大學的科學家們使用3D打印技術創建了多孔骨形支架，可用于研究骨癌腫瘤。他們發現，在沒有血液的情況下，單個孔的大小和方向如何影響細胞增殖。

     萊斯大學的研究人員已經確定，我們骨骼中的小孔對癌細胞如何操作和傳播具有顯著影響。在生物工程師Antonios Mikos的領導下，科學家們使用3D打印腳手架來觀察尤因氏肉瘤（骨癌）細胞對刺激的反應，如剪切應力。他們發現，孔的尺寸和形狀，以及整體支架孔隙度，對癌細胞如何能夠在骨中擴散有影響。

    在一項研究項目中，Rice的研究人員發現，孔的尺寸和形狀對細胞附著有影響，除了由孔產生的結構中的空白空間的百分比、介質和營養物的滲透性和細胞遷移。他們通過創建模擬骨結構的3D打印支架發現了這一點。據悉，該研究結果發表在ACS生物材料科學與工程的雜志上。

    根據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，并對腫瘤細胞施加剪切應力。通過改變3D打印支架結構和孔結構，他和他的團隊能夠改變流體流過的環境，以及剪切應力的大小。科學家認為，這種模型對于發現更多關于骨癌和潛在治療方法至關重要。“我們的目標是開發腫瘤模型，以捕獲體外腫瘤的復雜性，并用于藥物測試，從而為藥物提供開發平臺，同時降低相關成本，”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皿中的細胞更加真實的骨結構和細胞行為的圖片。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胞接種之前堆疊這些層以形成支架。然后使用流灌注反應器來模擬生物環境中的流體和組織的推和拉。”

    使用流灌注反應器將產生有趣的結果。研究人員指出，當流動時，細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。細胞還增加了胰島素樣生長因子蛋白（IGF-1）的產生，胰島素樣生長因子蛋白（IGF-1）是肉瘤細胞表面上的配體，并且是成功的化療治療的重要障礙。科學家還發現，孔取向對細胞產生的IGF-1有很大影響。

     Rice團隊認為，剪切應力和支架取向的組合促進不同水平的蛋白質產生，研究人員現在計劃繼續他們的研究項目，對轉移和測試不同藥物對抗細胞的功效進行研究。Rice科學家的研究論文得出結論：“我們的研究結果突出顯示了3D打印支架結合流體灌注反應器，可以有效地為實體腫瘤異質性方面建模，以用于未來的藥物測試和定制的患者治療。”