所有人類都從單個細胞開始，然后分裂并最終形成胚胎。根據它們相鄰細胞發送的信號，這些分裂的細胞隨后發育或分化為特定的組織或器官。
在再生醫學中，在實驗室中控制分化至關重要，因為干細胞可以分化以允許器官的體外生長并替代受損的成年細胞，尤其是復制能力非常有限的成年細胞，例如大腦或心臟。
科學家在分化干細胞時采用的一種常見方法是使用化學刺激劑。盡管這種方法對制造一種單一類型的細胞非常有效，但它缺乏復制復雜生物體的能力，在生物體中，幾種細胞類型共存并協同形成一個器官。
另外，受細胞發育的自然過程啟發，另一種方法涉及將干細胞包裝成小的細胞聚集體或稱為胚狀體的球體。類似于真實的胚胎，類胚體中的細胞間相互作用是分化的主要驅動力。從這些胚狀體的產生，發現諸如胚狀體的細胞數目，大小和球形度的參數影響所產生的細胞的類型。
但是，由于科學家無法控制這些參數，因此他們不得不費力地生產大量的胚狀體，并選擇具有合適特征的特定胚狀體進行研究。
為了應對這一挑戰，新加坡科技設計大學(SUTD)的研究人員轉向增材制造以控制胚狀體中干細胞的分化。他們的研究成果發表在《生物印刷》上。
博士生Rupambika Das和助理教授Javier G. Fernandez 3D通過將3D制造和生命科學的研究領域相結合，采用多學科方法，可以打印出幾種具有微調幾何形狀的微型物理設備。他們使用該設備展示了通過胚狀體的形成在干細胞定向分化中達到前所未有的精確度(參見圖片)。在他們的研究中，他們成功地調節了增強心肌細胞(心臟中存在的細胞)產生的參數。
“增材制造領域正在以無與倫比的速度發展。我們看到的精度，速度和成本水平在幾年前是無法想象的。我們已經證明，3D打印現在已經達到了幾何精度的水平，能夠控制干細胞分化的結果。在此過程中，我們正在推動再生醫學隨著增材制造行業的加速發展而進一步發展。” SUTD首席研究員助理教授Javier G. Fernandez說。