供稿人:焦天，连芩 发布日期：2018-01-09
为满足细胞功能、异质性、细胞间通信的高通量药物筛选研究，细胞打印，特别是单细胞打印正在向高精度、高效率、单细胞分辨率、多细胞类型、高细胞活性和功能性的大规模细胞阵列发展。
美国休斯顿卫理公会研究所Zhang Kai等人从雕版印刷术（Woodblock printing）得到启发，提出了一种名为“块细胞打印（Block-Cell-Printing）”的细胞阵列打印技术。如图1所示，首先通过光固化和弹性体模塑技术制造了聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具，然后将模具放置在培养皿上，模具与培养皿之间形成了微流道，通过出口的负压将细胞墨水灌入微流道，细胞流过微流道时，流道中的“钩子”将单个细胞定位在设计的位置。之后，静态培养待细胞吸附在培养皿上，就移除模具，形成了均匀的细胞阵列。打印的单细胞阵列水平方向距离最小5μm，竖直方向间距最小30μm，阵列细胞的活性接近100%。整个过程大概需要0.5小时，模具可以重复使用上百次。
图1 打印装置构造和单细胞阵列打印
课题组使用该技术进行了多通路的单细胞排布，如图2所示：首先将细胞染成了三种颜色，通过三个微流道以相同的方向进行灌流（图2A、2B、2C），实现了多类型细胞阵列的打印。接下来使用单个流道，从两端先后灌注了两种细胞（图2D），该方法也可实现多细胞阵列打印和细胞图案的打印（图2F），打印时间约1.5小时。
图2 打印多细胞阵列
课题组采用该技术打印了单个的原代大鼠皮层神经元，打印之后进行了14天的培养（图3A），神经元表现出正常的形态学特征，生长出神经突分支，培养第7天后，神经元生长出高度分化的树突（图3B）。
图3 打印单个的原代皮层神经元细胞
块细胞打印作为一种独特、新颖的单细胞打印方式，实现了方便、精确、多路复用、高通量的细胞阵列打印，克服了以往单细胞打印不能同时满足以上需求的困难。块细胞打印技术有望作为一个快速、高通量细胞突触特征描述工具，用于测量癌细胞、初代神经元细胞的入侵和迁移能力。