微砌體技術構建細胞群

器官由數百萬的細胞以非常特殊的方式構成，其中每一個細胞相對彼此的位置在組織的正常功能上和它們的生物學特性一樣重要。曾經，人們可通過逐個移動單原子形成復雜的模式，將同樣的方法用于細胞以建立一個功能性組織激發無數的研究和調查工作。然而，主要的障礙不是處理單細胞這個相對較大的物體（約20-50μm）而是使單細胞保持在適當的位置。

單細胞來自組織的消化作用，基本上打破了所有細胞-細胞及細胞-容器連接。沒有這些連接的話，將需要數個小時甚至幾天的時間來重新建造，細胞變成“流體”，不可能以任何組合方式聚集，而是靠重力強迫其聚集（即分層）。

我們已經開發了一種稱之為“微砌體”的技術，這項技術被用于構建三維形狀的細胞群。這個過程類似于兒童玩具LEGO，將不同顏色的積木組裝構成一個更大的建筑結構。在我們這個案例中，細胞被壓縮成100μm到500μm的立方體，形成一個具有生物相容性及對光敏感（如被照亮時由液體成為固體）的聚合體，并且顏色呈細胞狀特性（如細胞類型）。

我們采用親水面作為支架形成結構，該結構覆蓋著一層光敏感聚合物薄液膜。液相的存在可能可以將片塊附加到表面及彼此之間。片塊上的液體的作用類似于濕沙的黏性，這樣使得沙子城堡得以建成。此外，片塊之間的液量被用于控制毛細管的大小，并由此控制片塊填充的密集度。

由于液體的光敏感性，整個系統的 照亮  使得組裝片塊的整個結構成為一個密實結構。結果與微米大小的磚墻非常類似，其中硬化聚合物充當了混凝土的角色，填滿細胞的立方體就是磚塊。

雖然該技術已經被設想為具備生物相容性，因此可以被用來建立組織，但并不局限于生物醫學應用方面。結構單元可以是任何形狀，并帶有各種成分，提供特定的物理和/或化學性質，如磁性或導電性。然而，該技術與組織工程學有特殊的，我們期望這個技術作為一種可靠快速的方法用于功能器官。

以上三幅圖片從左到右分別是：采用不同顏色片塊制成的直徑為5mm的管子；casquet（即空心半球），可觀察結構外部細節；由不同性質的分層條制成的同軸管。圖片版權Wiley-VCH 2010，縮略圖的版權Javier Fernandez 2010。

Dr. Fernandez成長于Cantabria （西班牙），在那里他學習了基礎物理。后來，他獲得與Lund University （瑞典）聯合的碩士學位，并獲得University of Barcelona（西班牙）的博士學位，在University of Glasgow （UK）訪學半年。2009年，Dr. Fernandez搬到波士頓（美國），作為博士后加入Massachusetts Institute of Technology （MIT） 。目前，他是Harvard University的博士后研究員，研究工業及生物醫學領域的新技術及材料。（生 物 谷 ）

上海勁馬生物（）推薦原文出處：

Advanced Materials  doi：10.1002/adma.200903893

Micro-Masonry: Construction of 3D Structures by Microscale Self-Assembly
Javier G. Fernandez 1 2 3, Ali Khademhosseini 1 2 3 *

1Center for Biomedical Engineering, Department of Medicine Brigham and Women's Hospital Harvard Medical School Boston, MA （USA）
2Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology Massachusetts Institute of Technology Cambridge, MA （USA）
3The Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering Harvard University Boston, MA （USA）

A biocompatible method for general construction of 3D structures by aggregation of micrometric polymeric subunits is presented. Shape-controlled microgels are forced to self-assemble, in a structure similar to a brick wall, in different shapes by limiting their movement onto a surface. Scaffolds with high spatial resolution in the aggregation and composed by the addition of multiple layers are produced.