作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 微丝采用一种新的3D打印方法制成，在此图中以灰色显示，形成一种细胞可以粘附的结构，以颜色显示
细丝形成的形状决定了细胞非常均匀的形状
作者:伊莱·格申菲尔德 一种为生物培养搭建支架的新方法可能使生长形状和大小高度一致的细胞成为可能，并可能具有某些功能
这种新方法使用了一种极其精细的三维打印形式，利用电场来绘制十分之一人发宽度的纤维
该系统是由麻省理工学院比特和原子中心的博士后菲利普·图尔洛穆斯以及麻省理工学院和新泽西史蒂文斯理工学院的其他六人开发的
这项工作今天发表在《微系统和纳米工程》杂志上
细胞的许多功能会受到其微环境的影响，因此一种能够精确控制微环境的支架可能会为培养具有特定特征的细胞、研究甚至最终医学应用带来新的可能性
图尔洛穆斯说，虽然普通的三维打印可以产生150微米(百万分之一米)的细丝，但通过在挤出纤维的喷嘴和打印结构的平台之间加入强电场，可以将纤维宽度降至10微米
这项技术被称为熔化电写入
“如果你把细胞放在一个传统的三维印刷表面，对他们来说就像一个二维表面，”他解释说，因为细胞本身要小得多
但是在使用电写入方法印刷的网状结构中，该结构与细胞本身具有相同的尺寸尺度，因此它们的尺寸和形状以及它们与材料形成粘附的方式可以通过调整印刷网格结构的多孔微结构来控制
图尔洛穆斯说:“通过缩小打印尺寸，你可以为细胞创造一个真实的三维环境。”
他和他的团队随后使用共聚焦显微镜观察了生长在各种精细纤维结构中的细胞，有些是随机的，有些是精确排列在不同尺寸的网格中
然后使用人工智能方法对大量产生的图像进行分析和分类，以将细胞类型及其可变性与微环境的种类相关联，这些微环境具有不同的纤维间隔和排列，在这些微环境中它们生长
细胞在附着于结构的地方形成蛋白质，称为局部粘连
“局部粘连是细胞与外部环境沟通的方式，”图尔洛穆斯说
“这些蛋白质在整个细胞体中具有可测量的特征，使我们能够进行计量
我们对这些特征进行量化，并使用它们来非常精确地对单个细胞形状进行建模和分类
" 他说，对于给定的网状结构，“我们表明细胞获得的形状与基底的结构和熔融电写基底直接相关”，与无纺、随机结构的基底相比，促进了高度的均匀性
他说，这种均匀的细胞群体可能在生物医学研究中有用:“众所周知，细胞形状决定细胞功能，这项工作提出了一种形状驱动的途径，可以非常精确地工程化和量化细胞反应”，并且具有很好的可重复性
他说，在最近的工作中，他和他的团队已经表明，生长在这种三维印刷网格中的某些类型的干细胞比生长在传统二维基底上的干细胞存活的时间更长，而不会失去它们的特性
他说，因此，这种结构可能会有医学应用，也许是一种培养大量具有统一特性的人类细胞的方法，这些细胞可能会用于移植或提供构建人工器官的材料
用于印刷的材料是已经被食品和药物管理局批准的聚合物熔体
对细胞功能更严格控制的需求是组织工程产品进入临床的主要障碍
图尔洛穆西斯说，这个行业非常需要任何收紧支架规格的步骤，从而也收紧细胞表型的差异
图尔洛穆斯说，打印系统可能还有其他应用
例如，有可能印刷“超材料”——具有分层或图案化结构的合成材料，能够产生奇异的光学或电子特性
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