3D肿瘤模型由于能够较好地表征体内肿瘤微环境的生理状态，在指导药物筛选研究方面具有很大的潜力，因此在生命科学领域受到越来越多的关注。在现有常见的3D培养方法有悬滴法、微孔法、低粘附板法和磁操作法。尽管各种技术在3D培养癌细胞方面被证明是有效的，但它们的过程通常是复杂、耗时和昂贵的，从而阻碍了3D肿瘤模型的发展和商业化。另一个阻碍3D细胞培养系统应用于临床/工业环境的障碍是缺乏现成模型。传统的细胞悬浮液超低温保存方法比较成熟，但三维细胞组织的超低温保存比较复杂，因为组织间的热质传递存在差异。这使得在冷却/解冻过程中很难防止冰的形成，从而导致组织破裂，这是许多组织低温保存失败的根本原因。

　　近期，纽约大学阿布扎比分校工程部的Mohammad A. Qasaimeh教授团队在Lab on a chip杂志上发表题为“Cryopreservable arrays of paper-based 3D tumor models for high throughput drug screening”的文章，作者报道提出了一种通用的、鲁棒性强的、经济有效的方法，利用纸质平台创建可低温保存的高通量3D肿瘤模型阵列。在这种方法中，作者使用定制的3D打印模板和简单的化学修饰，在纸上设计亲水“虚拟微孔”或微点用于3D细胞聚集，周围环绕着防止微点之间混合的疏水屏障。该方法支持3D肿瘤阵列的形成和低温保存，并延长了存储时间。利用MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌细胞株，作者发现基于纸质3D模型的低温保存阵列在研究顺铂药物治疗的肿瘤反应方面是有效的，同时复制了常规2D培养中所缺乏的体内肿瘤的关键特征。这项技术提供了一个低成本、简单和快速的实验过程，并允许3D肿瘤阵列被冷冻和解冻，以供按需使用。这可能为组织工程和个性化医学领域提供无可比拟的优势。

　　如图一所示，作者首先介绍了在纸质平台上创建3D肿瘤模型高通量阵列的方法的总体流程。首先，通过三氯全氟硅烷分子的气相沉积使蒸压滤纸完全疏水。之后，一个带有通孔的定制3D打印掩膜被放置在硅烷化纸的顶部，并使用夹子夹在丙烯酸衬垫中。第三步，将夹紧的装置暴露在空气等离子体中，用高能气体离子选择性地烧蚀无掩蔽纸区域内的硅烷分子。在这个步骤中，疏水纸上的亲水性微点组成了基于掩膜中通孔的大小和形状的图案。第四步，加载细胞悬浮液并去除掩膜，将含纸细胞浸入培养基中，促进微斑内细胞聚集体的生长。最后，根据需要，细胞聚集物要么低温保存，要么在培养中继续生长。

　　如图二所示，作者使用的3D打印机打印出了不同形状的通孔阵列，并成功地将这些图案复制到纸上，形成各种几何形状的图案，展示了该制图方法在基于纸张的微流控系统中广泛应用的适用性（图2A和2B）。同时，掩模的厚度影响负载的细胞悬浮液对下面的纸的穿透。掩模越厚，孔内存有气泡的风险就越大，从而阻止细胞穿透到纸平台（图2C）。此外，打印出的圆孔尺寸与CAD模型吻合较好(相对误差小于15.8%)，最小可达孔径为252.6±4.7 μm（图2D）。

　　如图三所示，作者对比了不同空隙大小的纸对于细胞聚集和捕获的效果，对比发现孔径为11 μm的纸更适合细胞聚集和捕获（图3A）。之后作者表征了最合适的硅氧化时间和等离子体处理时间（图3B和3C），并证明了低温处理不会显著性影响硅氧化纸的效果（图3D）。为了确保细胞悬浮液的均匀加载，作者将荧光素溶液加载到纸上，并测量微点行间的荧光强度(图3E和3F)。高斯分布的荧光强度的半峰值宽度与掩膜孔径的直径具有较高的一致性(图3G和3H)。

　　如图四所示，作者研究了纸内残留硅烷分子对细胞聚集和培养形成的影响。结果显示，微点内残留的硅烷分子不会损害整体的细胞功能(图4A)。之后作者优化了培养基的配方，发现无血清的培养基更适合MCF-7生长成球(图4B)。无血清条件下细胞生长速率是解冻后的细胞生长速率的6倍左右(图4C和4D)。此外，在纸内冻存的3D细胞聚集体与未冻存的3D细胞聚集体展现出来相似的细胞存活率(图4E和4F)。

　　如图五所示，作者最后探究了两种不同的人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231对化疗药物顺铂的敏感性。MCF-7和MDA-MB-231细胞株均在相同条件下3D培养、低温保存、解冻和药物试验。实验结果表明相较于3D培养和解冻后培养，顺铂对MCF-7 2D细胞的杀伤作用具有较大的时间和剂量依赖性（图5A、5B和3C）。另一方面，MDA-MB-231细胞在2D培养和3D模型中均表现出对顺铂的明显耐药性(图5D-F)。总的来说，可低温保存的纸质3D肿瘤模型概括了体内微环境的复杂性和异质性的关键方面，使它们成为进行药物筛选试验的很好的候选材料。

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　　https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/LC/D0LC01300E#!divAbstract