来自蒙特利尔大学、康考迪亚大学和圣卡塔琳娜联邦大学的一组研究人员使用新开发的生物打印技术成功地3D打印了活的小鼠脑细胞。科学家们使用激光诱导侧向转移 (LIST) 技术来产生感觉神经元，这是周围神经系统的重要组成部分，其中大部分脑细胞在打印两天后仍然存活。该团队进行了多项测试以测量打印细胞的能力，他们认为这有助于显着推进生物打印领域。

虽然这一发展对生物打印在疾病建模、药物测试和植入物制造方面的潜力充满希望，但科幻风格的 3D 打印大脑器官和细胞替代品还有很长的路要走。康考迪亚大学博士生 Hamid Orimi 说：“一般来说，当我们谈论生物打印时，人们往往会得出结论。他们认为我们现在可以打印用于移植的人体器官之类的东西。虽然这是一个长期目标，但我们离那个点还很远。但仍有很多方法可以使用这项技术。”

LIST生物打印脑细胞

激光辅助生物打印可以支持广泛的生物墨水粘度，对细胞活力和功能影响很小，同时保持高打印分辨率和可重复性。科学家的 LIST 生物打印技术是一种改进的细胞激光生物打印工艺，它克服了其他生物打印技术的各种限制，例如供体制备挑战、墨水粘度和细胞活力。该过程使用低能量纳秒激光脉冲在带有生物墨水的玻璃微毛细管的远端产生瞬态微气泡。随着微泡的膨胀，一个充满细胞的微喷射液滴被喷射到下面的基板上。根据 Orimi 之前的一项研究，LIST 可以适用于需要多尺度生物打印的应用，例如 3D 药物筛选模型甚至人造组织。

在目前的研究中，研究团队试图验证使用 LIST 生物打印成人感觉神经元的可行性。科学家们使用来自小鼠周围神经系统的背根神经节 (DRG) 神经元来制备生物墨水。然后将神经元悬浮在 bioink 溶液中，并加载到生物相容性基材上方的方毛细管中。在通过团队的 LIST 过程进行 3D 生物打印后，样品在清洗和重新孵育 48 小时之前进行了短暂的孵育。

神经元的激光诱导侧向转移 (LIST)。图片来自微型机器。

评估 3D 打印的神经元

该团队进行了多项测试以测量 3D 生物打印细胞的容量。一项活力评估发现，打印两天后，86% 的细胞仍然活着，当激光使用较低的能量时，存活率会提高。正如所料，发现使用更高能量的激光更有可能损坏细胞。进一步的测试测量了神经突的生长，这指的是当发育中的神经元响应指导线索、神经肽释放、钙成像和 RNA 测序而生长时产生新的投射。研究人员观察到，生物打印不会影响 DRG 神经元的存活，但确实减少了神经突的生长。研究小组还发现，3D 打印的神经元通过肽释放保持与环境细胞交流的能力。

最终，结果总体上令人鼓舞，研究表明，LIST 打印的成人感觉神经元保持高活力和功能完整性。科学家们认为，这项技术可以对生物打印领域做出重要贡献，特别是在药物发现和减少动物试验方面。未来，LIST 生物打印可能有助于为更少的动物安乐死以进行有益于人类的实验铺平道路，并且还可以产生更准确的结果，因为测试将在人体组织而不是动物组织上进行.

展望未来，该团队正在寻求批准继续他们对细胞移植的研究，他们认为这可以极大地帮助药物发现，例如神经恢复药物。

生物打印不会影响 DRG 神经元的存活，但会减少神经突的生长。图片来自微型机器。

3D打印脑细胞的进步

Orimi 和他的团队并不是唯一探索 3D 生物打印生产神经细胞和结构潜力的人。

去年，清华大学的一组研究人员 3D 打印了能够培养神经细胞的类脑组织结构。经过几周的体外培养，最初的神经细胞已经形成了一个复杂的神经回路，可以对外部刺激做出反应。

在其他地方，医疗技术公司 Fluicell 与临床研发公司 Cellectricon 和 Karolinska Institutet 合作，使用其 Biopixlar 平台将神经细胞 3D 生物打印成复杂的图案。合作伙伴能够在 3D 结构中精确排列大鼠脑细胞，而不会破坏它们的生存能力，这些结构显示出模拟神经疾病和药物开发进展的潜力。

最近，中国科学院和中国科技大学的研究人员开发了一种使用定制生物墨水治疗脊髓损伤的新型生物打印方法。生物墨水包含神经干细胞加载的组织，能够通过来自大脑的脉冲传递指令，一旦植入老鼠体内，就能够恢复瘫痪四肢的运动。