清华新科技还原复杂器官“灵魂”,3D打印复制血管可灌注的心脏

北京日报客户端 | 实习记者 何蕊

近日，清华大学在材料领域知名期刊《先进材料》上发表了一项新成果——通过一种逐级悬浮3D打印技术，快速构建复杂外部结构和内部血管网络的组织器官。基于新科技，清华机械系副教授熊卓、副研究员张婷课题组成功打印了一颗含可灌注血管网络的心室模型，有望加速工程化组织器官在医学领域的转化应用。

近年来，医学领域一直在探索通过复杂组织和器官的体外功能化重建来救治患者的新方法。然而，现有的生物3D打印技术仍存在局限。以心脏构建为例，现有技术虽然可以打印构建复杂的心脏腔室结构，但难以重现对心脏功能具有重要作用的心血管系统及其他脉管系统，使得打印的心脏模型徒具有外形，缺乏内在的“灵魂”，无法发挥真正的心脏功能。

清华这项新技术，分级实现了复杂器官“内魂”的精准还原。熊卓介绍，第一级打印时，团队在悬浮介质中打印生物墨水，获得组织和器官的复杂外部结构。第二级打印时，将可冲洗的牺牲墨水打印到初次打印但未交联的结构中，获得自由形态的血管网络；待打印结构定型后，通过去除悬浮介质和牺牲墨水获得含自由血管网络的复杂器官。

通过新技术打印构建含分级血管网络的心室模型

该技术的关键在于使用一种能够同时作为打印墨水和悬浮介质的生物材料。因此，研究采用了课题组前期开发的微凝胶双相生物墨水，其在较宽的温度范围内表现出良好的自愈合特性，是理想的“墨水材料”。“我们成功打印构建了含可灌注血管网络的心室模型，这是现有生物3D打印技术所无法实现的。”熊卓说，新技术还能显著缩短复杂器官的打印时间，有助于提高打印活性，为复杂器官的体外打印构建提供了新的解决思路。