3D生物打印人体组织实现“三高”

在解决生物打印3D工程组织中最棘手的挑战方面，美国加州大学圣地亚哥分校研究人员取得了重大进展：同时满足了高细胞密度、高细胞活力和精细制造分辨率的关键要求。该研究发表在22日的《科学进展》杂志上。

生物打印基于3D打印技术，使用细胞和生物聚合物来创建生物结构和组织。该领域最有前途的类型之一是数字光处理生物打印，但其进展一直存在技术障碍，事实证明，打印具有高细胞密度和精细解析结构的组织很困难。

依据现有方法，生物墨水中的细胞越密集，光散射越多，打印的分辨率越受影响。但研究团队此次使用的造影剂碘克沙醇，是生物墨水中的一种新成分，可将光散射效应降为1/10，从而能同时以高细胞密度和高分辨率进行打印。

团队使用数字微镜设备，将3D模型的2D横截面投影到可光交联的生物墨水上，当暴露在光线下时，可光交联的生物墨水（可以是合成的或天然的）会凝固。然后，电动载物台将生物墨水抬高几十到上百微米，让未固化的生物墨水重新填充间隙。当下一个横截面投射到生物墨水时，重复该过程。

调整生物墨水的折射率可最大限度地减少散射效应并显著改善产品。研究表明，折射率匹配的甲基丙烯酸明胶生物墨水，细胞密度每毫升高达1亿。

团队下一步将开发结构精确、高细胞密度的体外组织模型，着眼于高细胞密度的大型组织打印，以用于人类受试者的组织器官移植和替代。