数字化可调微流控3D生物打印实现复杂空腔组织或器官的精准构建

 

 

　　该研究通过采用自行研发的同轴多通道生物打印系统（MCCES）可调控性构建复杂空腔组织设计理念，实现了不同亚层结构一次性同步准确打印构建的设想。该研究系统有望用于实现复杂空腔组织或器官的精准构建，尤其对需要空腔器官或组织移植的病人，是一种新的获取供体的形式。此外，该研究成果有望用于体外血管、肠道、泌尿系统等空腔脏器疾病模型模拟、药物筛选、组织移植替代物等诸多领域。论文第一作者为仁济医院整形外科皮庆猛，哈佛大学医学院Yu Shrike Zhang教授及加州大学洛杉矶分校Ali Khademhoseini教授为共同通讯作者。

 

　　3D生物打印难在哪里？皮庆猛介绍，生物打印需要考虑非常多的因素，比如：打印材料的细胞相容性、力学强度、材料毒性、打印可塑性、孔隙率、降解速率等等。相对于一般实体组织，空腔组织构建更为复杂，不仅要求多细胞成分，还涉及到不同亚层细胞类型不同、功能不同等，这导致构建时细胞如何精确排列、空腔如何维持等诸多问题，使得打印构建面临更多挑战。该研究证实3D生物打印通过新型设计系统，快速、精准、个性化构建含有不同功能细胞的血管、尿道等复层空腔组织，组织结构清晰。

 

 

　　皮庆猛比喻，打印实体组织相当于烤一个实心的面包，打印复层的空腔组织，相当于烤一个空心的面包，这个空心还要分不同的夹层，可以一层奶油一层蓝莓酱，也可以一层芝士一层草莓酱，层与层紧紧贴合又彼此分开。相对于一般的3D打印，生物打印需要全过程控制细胞活力，保护细胞不受伤害；其次空腔内的不同功能细胞在各个层面能够均匀分布，更符合人体正常结构。

 

 

　　据悉，仁济医院皮庆猛团队长期致力于3D生物打印、水凝胶、干细胞与组织工程等研究组织再生，在Advacned Materials、JoVE、RCS Advances等期刊发表10篇论文。此次在《Advanced Materials》发表的研究成果填补了国内空白，预示我国3D生物打印技术正逐步与世界接轨，将为国内同行以及相关领域带来广阔的应用空间。