3D打印支架助科學(xué)家找到對抗骨癌新方法

南極熊2017年2月9日訊，得益于3D打印技術(shù)的力量，美國Rice大學(xué)的科學(xué)家們近日研究尤文氏肉瘤（一種骨癌）方面取得了新的進(jìn)展 — 通過使用一種3D打印多孔仿骨骼支架，他們發(fā)現(xiàn)，孔洞的尺寸、形狀，以及密度會(huì)對腫瘤細(xì)胞的增值造成影響。由此他們判斷，真實(shí)情況應(yīng)該也是如此，因?yàn)檎嬲�的骨骼同樣具有多孔結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)研究是由Rice大學(xué)生物工程師Antonios Mikos領(lǐng)導(dǎo)的。目前，他們已經(jīng)將成果寫成了論文，發(fā)表到了ACS（美國化學(xué)學(xué)會(huì)）的《生物材料科學(xué)與工程》雜志上。

Mikos表示，這個(gè)3D打印的仿骨骼結(jié)構(gòu)是由聚合物材料制造的。其中的孔洞可以限制液體的流動(dòng)，從而將由此產(chǎn)生的切應(yīng)力作用于腫瘤細(xì)胞。而通過改變支架整體及孔洞的結(jié)構(gòu)，也就是液體流動(dòng)的環(huán)境，他們可以改變切應(yīng)力的大小。由此他們相信，這對于研究骨癌極其治療方法具有重要意義。

“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種能在人體外捕捉腫瘤的復(fù)雜性并且可用于藥物測試的腫瘤模型，最終幫助開發(fā)藥物并降低相關(guān)費(fèi)用。”Mikos表示：“而在這方面的研究上，3D打印的支架比平面的培養(yǎng)皿更有效，因?yàn)樗�具有逼真的骨結(jié)構(gòu)，能反映出更接近真實(shí)的細(xì)胞活動(dòng)。”

實(shí)際研究時(shí)，Mikos及其團(tuán)隊(duì)首先3D打印了0.2毫米、0.6毫米和1毫米三種不同孔洞尺寸的支架，然后向其中植入腫瘤細(xì)胞后。而為了模擬腫瘤受液體影響的真實(shí)情況，他們還使用了一個(gè)灌注器。

正是這個(gè)灌注器的使用讓Mikos及其團(tuán)隊(duì)獲得了有價(jià)值的情報(bào) — 當(dāng)液體流速下降時(shí)，腫瘤細(xì)胞的增殖速度就會(huì)提高。而一旦液體開始流動(dòng)，具有最小孔洞的腫瘤細(xì)胞層就會(huì)更加明顯地增殖，同時(shí)更快地產(chǎn)生“類胰島素生長因子蛋白”（IGF-1）。這種蛋白是尤文氏肉瘤細(xì)胞表面的配體，會(huì)顯著降低化學(xué)療法的效果。最后，他們還發(fā)現(xiàn)，孔洞的方向會(huì)影響IGF-1的產(chǎn)量。

值得一提的是，為研究腫瘤細(xì)胞的新陳代謝并測試不同藥物對其功效，Mikos及其團(tuán)會(huì)繼續(xù)這項(xiàng)研究。“我們的成果已經(jīng)表面，3D打印的支架和體外灌注器可以有效建模真實(shí)腫瘤的異質(zhì)性，而這有助于開發(fā)新的藥物和針對不同患者的個(gè)性化療法。”

延伸閱讀：《治療癌癥，3D打印或是出路》

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編譯自 3ders