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海德堡大學分子系統工程與先進材料研究所的Eva Blasco教授所在團隊在Materials Science上發表了相關論文，提出了一種通過雙光子激光打印（2PP）制造用于細胞培養的三維(3D)微結構多材料的簡單方法。細胞外基質(ECM)是天然組織中細胞的三維支架，它通過機械、結構和生化信號調節細胞粘附、遷移、分化和凋亡等過程。盡管目前細胞主要在二維環境中培養，但人們對三維環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，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 的水凝膠生產墨水的開發激增。聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEGDA) 或丙烯酰胺 (AAm) 等單體和交聯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部培養。PEGDA 或 AAm 等合成前體通常具有排斥細胞的特性。因此，已經開發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高分辨率圖案化和多正交線索的實現，并且可以高精度地調整細胞粘附程度和對蛋白質的特異性。然而，這些方法通常是多步驟過程，需要根據具體情況進行仔細優化。

所有上述生產細胞粘附材料的方法都面臨著各種挑戰和限制，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 生產用于細胞培養的多材料 3D 微結構的直接方法。與之前報道的策略相比，該方法能夠實現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 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勢來生產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域中的存在。

為了證明他們的材料制造方法在 3D 細胞培養領域的廣泛適用性，他們使用Nanoscribe Photonic Professional GT2系統打印細胞粘附 2.5D 和 3D 結構，并在這些結構內培養成纖維細胞。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微結構的創新方法。與傳統方法相比，這種方法具有以下優點：1. 簡化制造過程；2. 實現分子水平上的精確控制；3. 高度可定制性。這些優勢使得該方法在3D細胞培養領域具有廣泛的應用前景。