所有人类都从单个细胞开始，然后分裂并最终形成胚胎。根据它们相邻细胞发送的信号，这些分裂的细胞随后发育或分化为特定的组织或器官。
在再生医学中，在实验室中控制分化至关重要，因为干细胞可以分化以允许器官的体外生长并替代受损的成年细胞，尤其是复制能力非常有限的成年细胞，例如大脑或心脏。
科学家在分化干细胞时采用的一种常见方法是使用化学刺激剂。尽管这种方法对制造一种单一类型的细胞非常有效，但它缺乏复制复杂生物体的能力，在生物体中，几种细胞类型共存并协同形成一个器官。
另外，受细胞发育的自然过程启发，另一种方法涉及将干细胞包装成小的细胞聚集体或称为胚状体的球体。类似于真实的胚胎，类胚体中的细胞间相互作用是分化的主要驱动力。从这些胚状体的产生，发现诸如胚状体的细胞数目，大小和球形度的参数影响所产生的细胞的类型。
但是，由于科学家无法控制这些参数，因此他们不得不费力地生产大量的胚状体，并选择具有合适特征的特定胚状体进行研究。
为了应对这一挑战，新加坡科技设计大学(SUTD)的研究人员转向增材制造以控制胚状体中干细胞的分化。他们的研究成果发表在《生物印刷》上。
博士生Rupambika Das和助理教授Javier G. Fernandez 3D通过将3D制造和生命科学的研究领域相结合，采用多学科方法，可以打印出几种具有微调几何形状的微型物理设备。他们使用该设备展示了通过胚状体的形成在干细胞定向分化中达到前所未有的精确度(参见图片)。在他们的研究中，他们成功地调节了增强心肌细胞(心脏中存在的细胞)产生的参数。
“增材制造领域正在以无与伦比的速度发展。我们看到的精度，速度和成本水平在几年前是无法想象的。我们已经证明，3D打印现在已经达到了几何精度的水平，能够控制干细胞分化的结果。在此过程中，我们正在推动再生医学随着增材制造行业的加速发展而进一步发展。” SUTD首席研究员助理教授Javier G. Fernandez说。