所有的人類都是從單個(gè)細(xì)胞開始咨堤，經(jīng)過分裂最終形成胚胎蚕顷。根據(jù)鄰近細(xì)胞發(fā)出的信號匕磅，這些分裂的細(xì)胞會(huì)發(fā)展或分化成特定的組織或器官驱偿。

在再生醫(yī)學(xué)中蚜玲，在實(shí)驗(yàn)室中控制干細(xì)胞的分化是至關(guān)重要的，因?yàn)楦杉?xì)胞可以分化為體外器官的生長乓托，并替代受損的成年細(xì)胞结憾，特別是那些復(fù)制能力非常有限的細(xì)胞，如大腦或心臟剿营。

科學(xué)家在分化干細(xì)胞時(shí)采用的一種常見方法是使用化學(xué)刺激物遗赘。雖然這種方法在制造單一類型的細(xì)胞方面非常有效，但它缺乏復(fù)制生物體復(fù)雜性的能力千绍，在生物體中疾词，多種細(xì)胞共存并協(xié)作形成一個(gè)器官。

另外灌旧，受細(xì)胞發(fā)育自然過程的啟發(fā)绑咱，另一種方法是將干細(xì)胞包裝成小細(xì)胞聚集物，或稱為胚狀體的球體枢泰。與真正的胚胎相似描融，胚體中細(xì)胞與細(xì)胞的相互作用是分化的主要驅(qū)動(dòng)因素。從這些胚狀體的產(chǎn)生過程中衡蚂，我們發(fā)現(xiàn)胚狀體的細(xì)胞數(shù)量窿克、大小和球形等參數(shù)會(huì)影響產(chǎn)生的細(xì)胞類型。

然而毛甲，由于科學(xué)家們無法控制這些參數(shù)年叮，他們不得不費(fèi)力地生產(chǎn)大量的胚狀體，并選擇具有合適特性的特定胚狀體進(jìn)行研究丽啡。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)谋右，新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD)的研究人員轉(zhuǎn)向增材制造來控制胚胎體中的干細(xì)胞分化。他們的研究發(fā)表在《生物印刷》雜志上补箍。

博士生魯比姆卡·達(dá)斯(Rupambika Das)和助理教授哈維爾·G·費(fèi)爾南德斯(Javier G. Fernandez)采用了多學(xué)科的方法改执，結(jié)合了3D打印和生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，3D打印了幾個(gè)具有精細(xì)調(diào)整幾何形狀的微型物理設(shè)備橙缔。他們使用該設(shè)備展示了前所未有的精確度拟国，通過形成胚狀體定向分化干細(xì)胞部竟。在研究中，他們成功地調(diào)節(jié)了增強(qiáng)心肌細(xì)胞生成的參數(shù)排卷，心肌細(xì)胞是在心臟中發(fā)現(xiàn)的庵无。

“增材制造領(lǐng)域正在以無與倫比的速度發(fā)展。我們看到的精確度径肖、速度和成本水平在幾年前都是不可想象的娩戳。我們所證明的是，3D打印現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了幾何精度伍愕，可以控制干細(xì)胞分化的結(jié)果更践。在這樣做的同時(shí)，我們正在推動(dòng)再生醫(yī)學(xué)在增材制造業(yè)加速發(fā)展的同時(shí)進(jìn)一步向前發(fā)展蓉庆。

“3D打印技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在打印人工組織上藏络，即使用帶有細(xì)胞的細(xì)胞來‘一塊一塊’構(gòu)建人工器官。現(xiàn)在撤宽，我們已經(jīng)證明了3D打印技術(shù)在仿生方法上的應(yīng)用潛力臭杰，我們可以控制細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室里的生長，就像它們在體內(nèi)生長一樣谚中】矢耍”

2015年，來自清華大學(xué)和美國費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)的研究人員使用基于擠壓的3D打印技術(shù)制造了一個(gè)網(wǎng)格狀的3D結(jié)構(gòu)來生長胚狀體藏杖，該胚狀體顯示了細(xì)胞活力和7天的快速自我更新将塑，同時(shí)保持了高多能性。

“打印這些細(xì)胞的另外兩種常用方法要么是二維的(在有蓋培養(yǎng)皿中)蝌麸，要么是‘懸浮’法(在重力作用下，物質(zhì)被扔下艾疟，形成一個(gè)‘石筍’狀的細(xì)胞)来吩。”研究人員表示蔽莱，“然而弟疆，這些并沒有顯示出相同的細(xì)胞均勻性和同質(zhì)性增殖〉晾洌”

“我認(rèn)為我們已經(jīng)創(chuàng)造了一個(gè)三維微環(huán)境怠苔，更像在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的培養(yǎng)胚狀體的環(huán)境，這解釋了更高水平的細(xì)胞增殖台凰∫搴冢” 研究人員希望這項(xiàng)技術(shù)能夠高通量生產(chǎn)胚狀體，為其他研究人員進(jìn)行組織再生實(shí)驗(yàn)和/或藥物篩選研究提供基礎(chǔ)基礎(chǔ)橘曙。

2019年4月慷递，以色列研究人員用人類細(xì)胞制作了一枚完整的3D打印心臟儒剧，為世界首例。雖然這顆心臟不會(huì)跳動(dòng)祸芙，而且太小不能用于人類——它只有兔子的心臟大小停唐。但這個(gè)小器官被認(rèn)為是正在努力尋找治療心臟病的新方法的一大進(jìn)步。

2020年7月钱锉，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型生物墨水时憾，使他們能夠創(chuàng)建一個(gè)功能性的3D打印的跳動(dòng)的人類心臟。

（前瞻網(wǎng)）

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