突破3D打印細胞營養輸送難題

器官打印，即用3D打印方法，將含有3D列印細胞的生物墨水進行一層層的精確可控沉積，構造出含有細胞的三維結構，再加以後續培養，從而獲得想要的組織。如果3D打印人造器官徹底實現，那麼當前器官移植的巨大缺口將得到緩解；科學家還可以直接用人造器官作前期RP藥物篩選實驗。

然而，打印活物遠打樣比打印一般的三維模型困難許多。該研究通訊作者賀永說，擺在器官打印面前的難題包括“三座大樣品山”：尋找合適的凝膠材料，把細胞包裹起來打印成型；組織打印成型後，如何輸送營養，實現體外培養；培養過程中，如何調控培養環境使得獨立的細胞個體融合成功能性組織。

據介紹，目前的器官打印受限於營養輸送問題，導致很多區域營養難以有效輸送，導致後續的培養失敗，因此器官尺寸無法擴大。“組織內遍布纖細的血管，它們是輸送營養的流道。我們要在體外重構這逆向工程些血管。”賀永解釋說。由於凝膠材料非常軟，現有思路多為先打印組織，再構造流道的“二次打印”法，效果不夠理想。

賀永課題組的思路是，同時打印組織結構和營養輸送流道——即一次成型。在一次實驗中，他們偶然發現使用同軸噴頭擠中空凝膠絲時，擠出的兩條凝膠絲可以融合在一起，並具有一定的強度。受此啟發，課題組用了一年的時間，嘗試基於中空凝膠纖維進行器官打印。目前系列實驗已證明了這一工藝的可靠性和優越性：流道不但能穩定輸送營養，還能讓大分子營養物質滲透到細胞中去。

“我們的這一工藝將為接近真實尺寸的器官制造提供可能。”賀永說，這一方法還可以廣泛應用於片上器官、凝膠基微流控芯片、細胞傳感器芯片、藥物篩選芯片等領域。

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