佛罗里达大学机械与航空航天工程系副教授Thomas E. Angelini博士及其研究小组Soft Matter Engineering实验室成功制造了胶质母细胞瘤细胞和细胞外材料的活体微束(ECM)包埋在填充的微凝胶支持介质中。他们随后描述了梁的物理特性，并将其结果与传统的机械工程模型进行了比较。令他们惊讶的是，这些微观，精致的结构与日常建筑施工中使用的巨大梁相似。“我们很高兴和兴奋地看到我们的微型光束，直径只有50到200微米，符合大型钢梁等其他型号的机械原理，”S. Tori Ellison说。埃里森是机械和航空航天工程博士。由Angelini博士指导并且是该研究产生的已发表论文的共同第一作者的学生。

为了系统地测试控制细胞 - ECM微束力学的变量，研究人员改变了细胞密度，ECM浓度，微束直径和周围介质的材料特性。他们发现了一系列细胞驱动行为，包括束屈曲，断裂和轴向收缩。通过修改经典的机械理论，他们发现了组织微束力学的基本原理，可以推广到细胞类型，ECM和生物印刷支持材料。“这些基本原理可以扩展到其他形状，如板材和管材，从而实现组织工程中机械设计的面向组件的未来 生物制造，其中稳定性和不稳定性被编入组织成熟过程，“Cameron Morley，共同第一作者说。更多也是由Angelini博士指导的机械和航空航天工程博士生。

他们的突破性发现在再生医学以及组织工程应用中对三维生物制造策略和动态多细胞组件的设计具有重要意义，发表在7月出版的Nature Communications上。

3D打印机用于组装活细胞组织。图片来源：Herbert Wertheim工程学院

这项研究的结果将用于一个激动人心的新项目Angelini博士及其软物质工程团队刚刚开始，其中涉及开发用于药物开发应用的先进3-D肝组织模型。“BioFabUSA是国防部资助的制造业美国研究所，由高级再生制造研究所(ARMI)运营，正在为该项目提供资金。”

根据项目提案，目标是开发可用于商业药物开发应用的微组织。该研究的目的是产生具有确定尺寸和细胞组成的体外生物制造的肝微组织，其在计量学，细胞功能和细胞对药物和测试化合物的敏感性方面具有高水平的再现性。

该提案概述了三个组成部分：

新的生物制造和3-D培养系统，通过媒体交换或传递促进多组分的快速，精确，高分辨率3-D生物印刷，微组织监测和分析以及微组织维护;

将肝细胞和细胞外材料的组合3-D印刷成许多不同的微结构，监测其响应标准; 和

高级自动化和工程解决方案

该项目将是UF与行业合作伙伴之间的密切合作。该项目的研究人员设想，他们的研究结果将导致新产品，包括能够用于模拟药物化合物在高级药物开发和测试中的人类肝脏毒性的包装微组织。

Nature Communications论文的共同作者，关于3D打印细胞微束的机械特性，Cameron Worley(L)和S. Tori Ellison(R)图片来源：Herbert Wertheim工程学院

该项目还将产生在下一阶段研究中生物制造多种不同类型组织的小代理所需的仪器，技术和分析。

Angelini博士总结了他的团队的工作，“我们实验室致力于证明我们的生物制造三维培养系统的良好基础，使我们成为可靠的合作伙伴，在这一突破性的努力中提供有效的药物和治疗以更安全，更快捷，更便宜的方式进行营销。“

“工程研究人员越来越多地直接参与临床翻译研究，这可能会产生影响人们和人群的实实在在的好处.Angelini博士和他的学生所做的是新工程师的典范，他们将改变未来的社会，”博士总结道。 Forrest Masters，Herbert Wertheim工程学院副研究员。