組織/器官的體(ti) 外功能化重建是生物製造領域長期以來的努力目標。然而，組織器官的外部複雜結構和內(nei) 部精細特征（如血管等）的耦合構建仍極具挑戰。近日，清華大學機械係熊卓副教授、張婷副研究員課題組研發了一種逐級懸浮3D打印（Sequential Printing in a Reversible Ink Template, 簡稱SPIRIT）技術，能夠實現具有複雜外部結構和內(nei) 部血管網絡的組織器官快速構建，並成功打印了含可灌注血管網絡的心室模型，有效拓展了常規擠出3D打印的技術邊界，有望加速工程化組織器官在醫學領域的轉化應用。

　　相關(guan) 研究成果於(yu) 近日被材料領域知名期刊《先進材料》正式錄用並在線發表。

　　近年來，生物3D打印技術迅猛發展，通過活細胞和生物材料的精確組裝，在複雜組織和器官構建方麵具有巨大的優(you) 勢。然而，現有的生物3D打印技術仍存在一定的局限性。

　　“以心髒構建為(wei) 例，現有技術雖然可以打印構建複雜的心髒腔室結構，但難以重現對心髒功能具有重要作用的心血管係統及其他脈管係統，如心髒電傳(chuan) 導係統和神經係統，使得打印的心髒模型徒具有外形，缺乏內(nei) 在的‘靈魂’，無法發揮真正的心髒功能。”熊卓表示，這就急需開發一種新型生物3D打印工藝，以實現複雜器官的外部幾何結構（對應心髒“腔室結構”）和內(nei) 部精細特征（對應心髒“脈管係統”）的耦合構建。

　　課題組成員方永聰介紹，該研究開發的SPIRIT技術正是為(wei) 了解決(jue) 該挑戰，通過在打印複雜器官結構的同時耦合構建血管網絡，主要包括：第一級打印，在懸浮介質中打印生物墨水，獲得組織和器官的複雜外部結構；第二級打印，將犧牲墨水打印到初次打印但未交聯的結構中，獲得自由形態的血管網絡；原位交聯使打印結構定型，同時通過去除懸浮介質和犧牲墨水獲得含自由血管網絡的複雜器官。

　　該技術的關(guan) 鍵在於(yu) 使用一種能夠同時作為(wei) 打印墨水和懸浮介質的生物材料。因此，該研究采用了課題組前期開發的微凝膠雙相生物墨水，其在較寬的溫度範圍內(nei) 表現出良好的剪切稀化、自愈合以及快速光交聯特性，是理想的“墨水材料”。

　　“利用SPIRIT技術，成功打印構建了含可灌注血管網絡的心室模型，這是現有生物3D打印技術所無法實現的。此外，SPIRIT技術能夠顯著縮短複雜器官的打印時間，有助於(yu) 提高打印活性，同時兼容現有的材料體(ti) 係，為(wei) 複雜器官的體(ti) 外打印構建提供了新的解決(jue) 思路。”研究者表示。（記者鄧暉）