3D打印人体组织器官

墨尔本大学的生物医学工程师发明了一种 3D 打印系统或生物打印机，能够制造出与人体各种组织非常相似的结构，从软脑组织到软骨和骨骼等较硬的材料。

这项尖端技术为癌症研究人员提供了一种复制特定器官和组织的先进工具，大大提高了预测和开发新药物疗法的潜力。这将通过减少动物试验的需求为更先进、更合乎道德的药物发现铺平道路。

该研究发表在《自然》杂志上。

墨尔本大学柯林斯生物微系统实验室负责人、副教授戴维·柯林斯表示：“除了大幅提高打印速度外，我们的方法还能在打印的组织内实现一定程度的细胞定位。细胞定位不正确是大多数 3D 生物打印机无法打印出准确代表人体组织的结构的一个重要原因。

“就像汽车需要精确排列机械部件才能正常运转一样，我们组织中的细胞也必须正确排列。目前的 3D 生物打印机依赖于细胞在没有引导的情况下自然排列，这存在很大的局限性。

“另一方面，我们的系统利用振动气泡产生的声波将细胞定位在 3D 打印结构内。这种方法为细胞发育成人体复杂组织提供了必要的先机。”

大多数市售的 3D 生物打印机都采用缓慢的逐层制造方法，这带来了一些挑战。这种方法可能需要几个小时才能完成，在打印过程中危及活细胞的活力。此外，打印完成后，必须将细胞结构小心地转移到标准实验室板中进行分析和成像——这是一个微妙的步骤，可能会损害这些脆弱结构的完整性。

墨尔本大学的研究团队开发出一种复杂的基于光学的系统，彻底颠覆了当前的流程，不再需要采用逐层的方法。

该创新技术利用振动气泡在短短几秒钟内 3D 打印细胞结构，比传统方法快 350 倍左右，使研究人员能够以细胞分辨率准确复制人体组织。

通过大幅缩短 3D 打印时间并直接打印到标准实验室板中，该团队能够显著提高细胞存活率，同时消除物理处理的需要。确保打印结构在整个过程中保持完整和无菌。

该项研究的主要作者、博士生 Callum Vidler 表示，这项突破性的技术已经在医学研究领域引起了轰动。

“生物学家认识到生物打印的巨大潜力，但到目前为止，它仅限于产量非常低的应用，”他说。“我们开发了我们的技术来解决这一差距，在速度、精度和一致性方面取得了重大进展。这在实验室研究和临床应用之间架起了一座重要的桥梁。

“到目前为止，我们已经与来自彼得麦卡勒姆癌症中心、哈佛医学院和斯隆凯特琳癌症中心等机构的约 60 名研究人员进行了合作，反馈非常积极。”

更多信息： Callum Vidler 等人，动态界面打印，《自然》（2024 年）。DOI ：10.1038/s41586-024-08077-6 (责任编辑：泉水)

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