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掌上紙引未來(lái)
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生物打印技術(shù)可能不僅僅被用于工業(yè)化生產(chǎn)組織和器官上，同樣用于在多種多樣的實(shí)驗(yàn)中，以在材料表面分布一定排列模式的細(xì)胞，比如說(shuō)檢測(cè)一種分子可能在醫(yī)藥中的作用，或者分析細(xì)胞是如何與其他細(xì)胞交流、相互作用的。之前的基于噴墨技術(shù)的細(xì)胞打印中，過(guò)半被打印的細(xì)胞都死了。在打印過(guò)程中還不能控制細(xì)胞的精確位置。并且它昂貴且難以操作。
“我們已經(jīng)厭倦了使用噴墨打印，開(kāi)始考慮其它可以排布細(xì)胞模式的方法，”休斯頓衛(wèi)理公會(huì)研究所的生物醫(yī)學(xué)研究者秦立東說(shuō)。
秦立東回憶著那天他和同事們被孩子們玩的橡皮圖章所啟發(fā)。這些圖章印出字母和其它圖案的方法非常像古代中國(guó)雕版印刷。這種技術(shù)在1800多年前對(duì)印刷技術(shù)產(chǎn)生了革命性的影響。
我們所討論的印刷板使用硅制成的。細(xì)胞在印刷硅板中縱向流下。在硅板的制造過(guò)程中，這些縱列中的位點(diǎn)排布是可調(diào)配的。這些縱列里有一些像魚(yú)鉤一樣的卡子，這可以輔助控制細(xì)胞被固定到表面上的比例。當(dāng)硅板被移走，細(xì)胞以精確的組成形式留在材料表面下來(lái)。
“只要細(xì)胞懸掛的足夠好，就不會(huì)有什么影響，”秦立東說(shuō)道?！斑@些魚(yú)鉤一樣的卡子的邊緣并不鋒利，細(xì)胞也不會(huì)被破壞?！?br/>
這種方法能在最少半小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出2維的細(xì)胞陣列。這樣打印出來(lái)的細(xì)胞相互間可以貼近到5微米——相比大多數(shù)動(dòng)物10-30微米的寬度。這種方法還可以同時(shí)處理多種類型的細(xì)胞，最終近乎100%的細(xì)胞都能存活。研究者們給這種方法起名叫平板細(xì)胞印刷（Block-Cell-Printing，BloC-Printing）。
科學(xué)家示范了他們可以網(wǎng)格狀打印轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞，并且通過(guò)與非轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞比較來(lái)檢測(cè)它們的生長(zhǎng)情況，以鑒定非轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能。這可以輔助診斷腫瘤的分期。
研究者同樣呈網(wǎng)格狀打印腦細(xì)胞，并使這些細(xì)胞之間產(chǎn)生相互聯(lián)系。這些細(xì)胞連接可能會(huì)在將來(lái)神經(jīng)元交流和再生的研究中有用處。而神經(jīng)元的交流和再生對(duì)于我們認(rèn)識(shí)阿爾茨海默病和其它神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病有關(guān)。
“我們發(fā)現(xiàn)打印神經(jīng)元細(xì)胞尤其具有挑戰(zhàn)性——為了找到正確的條件，我們花了三個(gè)多月的時(shí)間，”秦立東說(shuō)道。
科學(xué)家特別提到，制造每一個(gè)印刷平板所需的材料僅僅花費(fèi)了大概1美元。并且每一個(gè)平板可以反復(fù)使用，進(jìn)行數(shù)百次印刷。除了前期制作平板，這種技術(shù)不需要高精尖的儀器。一名研究者只需要一個(gè)吸管，一瓶活細(xì)胞的懸液，一個(gè)培養(yǎng)皿以及穩(wěn)定的手，秦立東說(shuō)。相比之下，基于噴墨技術(shù)的細(xì)胞打印要花費(fèi)1萬(wàn)到20萬(wàn)美元。
秦立東也提到基于噴墨技術(shù)的細(xì)胞打印發(fā)展更快，并且平板細(xì)胞印刷還不能像噴墨技術(shù)那樣打印多層的結(jié)構(gòu)。秦立東仍然認(rèn)為他們的技術(shù)會(huì)在很多類型的實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮作用，如涉及藥物篩選、RNA干擾和其它分子細(xì)胞間、細(xì)胞-細(xì)胞間相互作用的研究中。
題圖中所示為掃描電鏡下帶hoop-liketraps的block，右上角小圖中數(shù)字單位為微米。
文中圖為掃描電鏡下平板細(xì)胞印刷的過(guò)程，向右的箭頭示意時(shí)間，單位為分鐘，黑色短粗線為比例尺（示意50微米），左邊四個(gè)縱列細(xì)胞和平板都是鋪在基底層上的，最右側(cè)的縱列示移去平板后細(xì)胞已粘附于基底層上。
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