生物3D打印水凝胶黑色素瘤支架在评估药物诱导细胞凋亡中的应用

3D细胞培养系统在药物研发和组织工程学领域备受关注，因其具有预测性数据和更多生理相关信息方面的固有优势，可为体内测试提供有效支持。与2D细胞培养相比，3D细胞培养系统能更准确地模拟细胞在组织中的微环境，克服了2D细胞培养在模拟功能性活组织方面的局限性以及相关数据的欺骗性和不可预测性。然而，目前大多数分析方法仍主要面向2D细胞培养系统，尚未完全适应3D细胞培养平台的需求。

在这方面，流式细胞术成为一种值得考虑的技术，可用于对3D细胞培养模型中的细胞进行分析。流式细胞术与高通量筛选兼容，并且在可测量的细胞特性方面具有独特优势。它能够同时分析多个参数，并提供关于细胞凋亡的定量和丰富的细胞信息。

美国西北大学的Maryke de Villiers及其团队等人在《Biomedical Materials》发表了《Flow cytometry as an analytical method of drug-induced apoptosis in 3D bioprinted melanoma cells》。该研究中，研究人员制作了一个3D生物打印水凝胶黑色素瘤支架作为工具，来验证基于流式细胞仪评估药物药物诱导细胞凋亡的分析方法。

支架打印

研究人员使用生物3D打印制作了水凝胶黑色素瘤支架，支架需要配制和定量表征藻酸盐-明胶生物墨水，通过优化挤压打印参数，确保所需组织功能和细胞，从而实现打印黑色素瘤支架时的高细胞活力。

实验发现，海藻酸盐7%+明胶8%的水凝胶混合物能够使细胞活力达到87%-94%。

生物3D打印

 PROGRESS 

01.细胞与水凝胶混合。用移液管将细胞悬浮液手动转移到水凝胶混合物的中间，并手动搅拌生物墨水，以形成均匀分布的单细胞悬浮液。培养基与水凝胶的比例为 1:5，细胞分布均匀，且不影响水凝胶的粘度或挤出性。 

02.打印喷头加热至37°C，打印床加热至10°C，打印支架。

03.支架打印完成后，交联样品，清洗水凝胶去除钙离子。在每个孔中加入 DMEM 培养基，培养细胞48小时。

通过利用resazurin试剂的分析，我们对细胞数量进行了三次重复测定，并将平均结果显示为每个孔的相对荧光单位。结果表明，与2D培养基上生长的细胞相比，生长在3D生物打印水凝胶支架中的细胞显示出更高的荧光吸光度。A375细胞在打印的支架中分布均匀，并保持其特征形态。经过48小时，细胞数量增加，细胞分布保持不变，并且在视觉上观察到细胞形态没有显著变化。

流式细胞术

接下来，研究人员验证了生物3D打印水凝胶支架中使用 Annexin V/PI 流式细胞凋亡方法。为了评估细胞凋亡情况，研究人员使用了一种公认的药物依托泊苷处理黑色素瘤细胞，并与荧光线粒体测定法藜芦苷测定法进行比较，以评估验证方法与其他方法的性能。

结论

结果表明，在水凝胶支架上建立的流式细胞仪方法能准确检测药物诱导的细胞凋亡，与标准荧光利马唑啉检测法相当，具有很高的稳健性、可重复性和灵敏度。此外，还可以使用附件素V和碘化丙啶凋亡检测法确定依托泊苷对 A375 黑色素瘤细胞的影响。因此，该方法被认为适用于分析3D细胞载水凝胶支架。

扫描二维码了解更多信息