海德堡大學分子系統(tǒng)工程與先進材料研究所的Eva Blasco教授所在團隊在Materials Science上發(fā)表了相關論文，提出了一種通過雙光子激光打?。?PP）制造用于細胞培養(yǎng)的三維(3D)微結構多材料的簡單方法。細胞外基質(zhì)(ECM)是天然組織中細胞的三維支架，它通過機械、結構和生化信號調(diào)節(jié)細胞粘附、遷移、分化和凋亡等過程。盡管目前細胞主要在二維環(huán)境中培養(yǎng)，但人們對三維環(huán)境對細胞過程影響的認識不斷提高，這促使人們轉向使用類似 ECM 的 3D 材料進行細胞培養(yǎng)，例如支架、球體和膠囊。這為保持或操縱自然細胞行為開辟了可能性。

軟性生物相容性材料適合作為 3D 細胞培養(yǎng)的支架，而水凝膠是這種情況下常用的材料類型。最近，用于 2PLP 的水凝膠生產(chǎn)墨水的開發(fā)激增。聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEGDA) 或丙烯酰胺 (AAm) 等單體和交聯(lián)劑廣泛用于這些目的。它們具有可靠的可打印性，并且可以高純度化學合成，從而確保可重復的機械性能。然而，最終打印的材料必須顯示出細胞粘附特性，才能允許細胞在其上或內(nèi)部培養(yǎng)。PEGDA 或 AAm 等合成前體通常具有排斥細胞的特性。因此，已經(jīng)開發(fā)了各種策略來賦予細胞粘附性。最常見的是，預固化的水凝膠用細胞粘附肽基序（例如 Arg-Gly-Asp (RGD)）進行后功能化。這種修飾過程可以實現(xiàn)高分辨率圖案化和多正交線索的實現(xiàn)，并且可以高精度地調(diào)整細胞粘附程度和對蛋白質(zhì)的特異性。然而，這些方法通常是多步驟過程，需要根據(jù)具體情況進行仔細優(yōu)化。

所有上述生產(chǎn)細胞粘附材料的方法都面臨著各種挑戰(zhàn)和限制，因為缺乏對所用材料的完整和精確的分子控制。本文提出了一種通過 2PP 生產(chǎn)用于細胞培養(yǎng)的多材料 3D 微結構的直接方法。與之前報道的策略相比，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)簡單快速的材料制造、功能前體的自下而上分子控制以及高度的可定制性。在他們的研究中，Blasco等人使用包含化學合成的含 RGD 肽的可打印的基于 PEG 的細胞粘附材料，從而可以精確控制肽墨水設計。重要的是，只需要少量的 RGD 肽（1 mM，< 0.1 wt%）即可實現(xiàn) PEG 材料中的細胞粘附性。因此，使用和不使用 RGD 打印的結構顯示出相同的機械性能。我們利用我們方法的這一優(yōu)勢來生產(chǎn)具有均勻剛度和細胞粘附和細胞排斥斑塊的多材料結構。通過對 RGD 肽進行熒光標記，Blasco等人能夠可視化其在這些印刷品的細胞粘附區(qū)域中的存在。

為了證明他們的材料制造方法在 3D 細胞培養(yǎng)領域的廣泛適用性，他們使用Nanoscribe Photonic Professional GT2系統(tǒng)打印細胞粘附 2.5D 和 3D 結構，并在這些結構內(nèi)培養(yǎng)成纖維細胞。結果表明他們的方法能夠打印可用于各種應用的高分辨率、真正的 3D 結構，包括復雜環(huán)境中的細胞研究。

Blasco等人的研究提出了一種利用2PP技術制造細胞粘附和細胞排斥多材料3D微結構的創(chuàng)新方法。與傳統(tǒng)方法相比，這種方法具有以下優(yōu)點：1. 簡化制造過程；2. 實現(xiàn)分子水平上的精確控制；3. 高度可定制性。這些優(yōu)勢使得該方法在3D細胞培養(yǎng)領域具有廣泛的應用前景。