利用连续液界面技术制备的生物打印抗癌细胞治疗系统的特性研究

《Advanced NanoBiomed Research》：Characterization of a Bioprinted Anticancer Cell Therapy System Generated with Continuous Liquid Interface Production

　　细胞疗法递送系统开发：CLIP 3D打印制备GelMA支架在胶质母细胞瘤治疗中的应用与机制研究。

　　### 抗癌细胞疗法的3D生物打印研究

在现代医学中，细胞疗法作为一种新型治疗手段，正逐渐成为多种疾病的治疗选择，包括癌症。这种疗法通过利用活细胞对环境的动态响应，有望提供更安全、更有效的治疗效果。然而，尽管抗癌细胞疗法具有巨大的临床潜力，许多疗法在临床试验中仍未能成功，这通常归因于细胞在靶向部位的输送效果不佳。为了克服这一问题，科学家们一直在探索更有效的细胞输送系统，以提高细胞在体内存活率并增强其治疗效果。

3D生物打印技术（3DBP）为细胞疗法的输送系统提供了新的可能性。与传统的注射方法相比，3DBP可以生成具有特定形状的细胞载入支架，从而实现更精准的局部治疗。这些支架可以被预先培养，使细胞适应其新环境，进而提高其在体内的效果。然而，现有的3DBP方法仍存在一些挑战，例如细胞的固定方式可能导致细胞在植入过程中脱落，或者由于材料特性限制，细胞的存活率和功能可能受到影响。

为了验证3DBP的可行性，本研究采用了一种名为连续液态界面生产（CLIP）的3D打印技术，用于制造含有抗癌细胞的生物支架。CLIP是一种基于光聚合的3D打印技术，能够连续生成固态结构，从而显著提高打印效率。该技术利用氧气控制来抑制光聚合反应，使打印过程更加高效。研究中使用的生物墨水由胶原蛋白甲基丙烯酸酯（GelMA）和一种光引发剂组成，同时将抗癌细胞（如分泌肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体TRAIL的成纤维细胞）混合到生物墨水中，形成具有细胞嵌入结构的3D支架。

研究结果表明，CLIP技术能够快速、稳定地生产出细胞载入的支架，并且这些细胞在体外仍保持良好的活力和肿瘤杀伤能力。更重要的是，通过在体内植入这些支架，细胞的存活时间显著延长，这可能意味着更好的治疗效果。在小鼠模型中，植入CLIP生物打印的支架后，细胞在体内持续存活的时间明显长于直接注射的细胞，这可能有助于延长抗癌治疗的持续时间，提高疗效。

为了进一步验证CLIP生物打印支架的有效性，研究人员还进行了多种实验，包括细胞存活率的检测、TRAIL蛋白的释放分析以及体外与体内对肿瘤细胞的杀伤实验。在体外实验中，研究人员发现，CLIP生物打印的支架能够有效释放TRAIL蛋白，并对多种肿瘤细胞（如GBM8、LN229和U87）产生显著的杀伤效果。尽管TRAIL的释放量在不同浓度的生物墨水中存在差异，但这些差异并未达到统计学意义，表明细胞在支架中的存活和功能并未受到显著影响。

在体内实验中，研究人员使用小鼠模型评估了CLIP生物打印支架的治疗效果。结果显示，植入CLIP生物打印支架的小鼠在肿瘤复发时间上比对照组有所延迟，且整体生存率显著提高。这表明，生物打印的支架能够有效延长抗癌细胞在体内的存活时间，并对肿瘤细胞产生持续的杀伤作用。然而，尽管CLIP生物打印支架表现出良好的细胞存活性和治疗效果，但其在体内对肿瘤细胞的杀伤能力仍需进一步优化，以提高其治疗效果。

此外，研究还探讨了CLIP生物打印对细胞的潜在影响，包括细胞活性、氧化应激反应和基因表达的变化。通过使用ROS检测和彗星实验，研究人员发现，尽管CLIP生物打印过程可能引起轻微的氧化应激，但这种影响并未显著影响细胞的存活和功能。同时，通过qRT-PCR检测，研究人员观察到CLIP生物打印对某些基因表达（如SOD1、HMOX1和LIG4）的影响，这些基因与细胞对氧化应激的反应和DNA修复能力有关。这些结果表明，CLIP生物打印不仅能够有效封装细胞，还能维持其基本的生理功能，为未来的细胞疗法研究提供了重要的参考。

综上所述，本研究通过CLIP生物打印技术成功制造了含有抗癌细胞的生物支架，并验证了其在体外和体内的有效性。研究结果不仅为细胞疗法的临床转化提供了新的思路，也为未来的3D生物打印技术开发奠定了基础。未来的研究可以进一步优化生物墨水配方和打印参数，以提高细胞在体内的存活率和治疗效果。此外，研究还可以探索不同类型的细胞和药物释放机制，以开发更广泛适用的细胞疗法输送系统。这些努力将有助于推动3D生物打印技术在癌症治疗领域的应用，为患者提供更安全、有效的治疗方案。