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清华大学《AM》:逐级悬浮打印技术,为复杂器官的体外打印提供新思路
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Yongcong Fang et al. Advanced Materials(2023). https://doi.org/10.1002/adma.202205082 生物 3D 打印(尤其是悬浮生物 3D 打印)是一类基于活细胞和生物材料的精确组装技术,在复杂器官构建方面具有优势。 借助于悬浮介质的支撑特性,悬浮生物 3D 打印技术不仅可以打印复杂的器官结构,还可以实现低粘度生物墨水(如胶原、纤维蛋白等细胞外基质材料)的 3D 打印成形,有助于促进打印组织的功能发育。 尽管科学家们付出了大量努力,但是现有生物 3D 打印技术仍然难以同时构建具有复杂宏观结构和可精细调控的微观结构。 相关论文以《通过拓展悬浮生物 3D 打印能力构建含自由血管网络的复杂器官》(Expanding Embedded 3D Bioprinting Capability for Engineering Complex Organs with Freeform Vascular Networks)为题发表在 Advanced Materials 上 基于此,清华大学机械系熊卓副教授团队研发了一种新型逐级悬浮 3D 打印(Sequential Printing in a Reversible Ink Template,简称 SPIRIT)技术,能够快速打印、并精准调控具有复杂外部结构和内部血管网络的组织器官的微观结构。 该团队成功构建出含分级血管网络的仿生心室模型,有望加速生物 3D 打印器官在医学领域的转化应用。熊卓表示,这项研究将宏微尺度复杂结构进行一体化打印制造,推动生物 3D 打印技术走向一个新高度,并在柔性电子器件、软体机器人、生物医学等领域具有潜在的应用前景。 该团队利用 SPIRIT 技术,首次实现了打印“栩栩如生”的心室模型。该技术在体外重现人体器官的复杂精细结构上,具有突出的优势,为体外人造器官的功能重建奠定基础,在未来“按需制造器官”道路上迈出了重要的一步。 更进一步地,SPIRIT 技术还可实现复杂器官的“快打印”,为提高打印活性和未来的转化应用做好充分准备。
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