清華大學近日在材料領(lǐng)域知名期刊《先進材料》上發(fā)表新成果——通過一種逐級懸浮3D打印技術(shù)，快速構(gòu)建復雜外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)的組織器官。基于新科技，清華機械系副教授熊卓、副研究員張婷課題組成功打印了一顆含可灌注血管網(wǎng)絡(luò)的心室模型，有望加速工程化組織器官在醫(yī)學領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

　　近年來，醫(yī)學領(lǐng)域一直在探索通過復雜組織和器官的體外功能化重建來救治患者的新方法。然而，現(xiàn)有生物3D打印技術(shù)仍有局限。以心臟構(gòu)建為例，現(xiàn)有技術(shù)雖可打印構(gòu)建復雜的心臟腔室結(jié)構(gòu)，但難以重現(xiàn)對心臟功能具有重要作用的心血管系統(tǒng)及其他脈管系統(tǒng)，使得打印出的心臟模型徒具外形、缺乏內(nèi)在“靈魂”，無法發(fā)揮真正的心臟功能。

　　清華這項新技術(shù)分級實現(xiàn)了復雜器官“內(nèi)魂”的精準還原。熊卓介紹，第一級打印時，團隊在懸浮介質(zhì)中打印生物墨水，獲得組織和器官的復雜外部結(jié)構(gòu)。第二級打印時，將可沖洗的犧牲墨水打印到初次打印但未交聯(lián)的結(jié)構(gòu)中，獲得自由形態(tài)的血管網(wǎng)絡(luò)；待打印結(jié)構(gòu)定型后，通過去除懸浮介質(zhì)和犧牲墨水獲得含自由血管網(wǎng)絡(luò)的復雜器官。

　　技術(shù)的關(guān)鍵在于使用一種能夠同時作為打印墨水和懸浮介質(zhì)的生物材料。研究采用課題組前期開發(fā)的微凝膠雙相生物墨水，其在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的自愈合特性，是理想的“墨水材料”。“我們成功打印構(gòu)建了含可灌注血管網(wǎng)絡(luò)的心室模型，這是現(xiàn)有生物3D打印技術(shù)所無法實現(xiàn)的。”熊卓說，新技術(shù)還能顯著縮短復雜器官的打印時間，有助于提高打印活性，為復雜器官的體外打印構(gòu)建提供了新的解決思路。