浙江大學成功破解3D打印細胞營養(yǎng)輸送難題

浙江大學機械工程學院傅建中教授課題組開發(fā)出一種器官打印工藝，在打印組織結(jié)構(gòu)的同時打印出內(nèi)部的營養(yǎng)輸送通道，成功解決了3D打印細胞的營養(yǎng)維持問題。有了營養(yǎng)，細胞就能“活”得更久，這使得大尺寸器官3D打印成為可能。相關(guān)論文近日在線發(fā)表在《生物材料》雜志上。

器官打印，是用3D打印的辦法，將含細胞的生物墨水進行一層層的精確可控沉積，從而構(gòu)造出含細胞的三維結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進行后續(xù)培養(yǎng)，以獲得想要的組織。打印“活物”遠比打印一般的三維模型困難許多。

“組織內(nèi)遍布纖細的血管，它們是輸送營養(yǎng)的流道。我們要在體外重構(gòu)這些‘血管’。”論文通訊作者賀永副教授介紹，這是3D打印的一個熱點問題。由于用來打印的凝膠材料非常軟，現(xiàn)有思路多為先打印組織，再構(gòu)造流道的“二次打印”法，效果不夠理想。


課題組的思路，是同時打印組織結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)輸送流道——一次成型！在一次實驗中，他們偶然發(fā)現(xiàn)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，并具有一定的強度。“由于凝膠纖維內(nèi)部是中空的，那應該能利用其進行營養(yǎng)輸送。”賀永說，受此啟發(fā)，課題組用了一年的時間，嘗試基于中空凝膠纖維進行器官打印。

一次成型的工藝是否可靠？賀永說：“除了在工藝上方便快捷之外，一系列實驗也證明了這一工藝的優(yōu)越性：流道不但能穩(wěn)定輸送營養(yǎng)，還能讓大分子營養(yǎng)物質(zhì)滲透到細胞中去。”

據(jù)介紹，這一方法還可廣泛應用于片上器官、凝膠基微流控芯片、細胞傳感器芯片、藥物篩選芯片等領(lǐng)域。