生物3D打印技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜人體組織和器官構(gòu)建的最有前景的技術(shù)方案之一。近年來(lái)，浸入式墨水書(shū)寫(xiě)技術(shù)作為生物3D打印的關(guān)鍵技術(shù)分支而備受矚目。然而，由于當(dāng)前屈服應(yīng)力流體的流動(dòng)性較差，該方法僅能打印功能特征尺寸在百微米到十毫米之間的組織/器官結(jié)構(gòu)。

近日，大連理工大學(xué)趙丹陽(yáng)教授課題組和美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)雷諾分校Yifei Jin課題組等團(tuán)隊(duì)合作，針對(duì)多尺度復(fù)雜組織/器官體外精準(zhǔn)制造這一長(zhǎng)期困擾生物打印領(lǐng)域的難題，提出了多尺度浸入式打印策略（MSEP），并實(shí)現(xiàn)了多尺度人體組織和器官的體外制造，從而有效驗(yàn)證了MSEP技術(shù)在構(gòu)建復(fù)雜人體組織和器官方面的巨大潛力。相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》。

3D打印新策略示意圖。大連理工大學(xué)供圖

MSEP技術(shù)采用刺激響應(yīng)型屈服應(yīng)力流體作為支撐浴，該支撐浴同時(shí)具有溫敏性和屈服應(yīng)力特性，可在打印過(guò)程中快速添加并在室溫下提供穩(wěn)定支撐?；贛SEP技術(shù)，本研究提出了一種動(dòng)態(tài)層高控制策略，實(shí)現(xiàn)了具有微米級(jí)表面粗糙度的工程角膜結(jié)構(gòu)的3D打印。同時(shí)，利用MSEP技術(shù)制造了具有毫米級(jí)特征尺寸的異質(zhì)人類眼球和主動(dòng)脈瓣模型，以及具有分米級(jí)尺度的全尺寸人體心臟模型。

該研究成果為多尺度人體組織和器官的精準(zhǔn)制造提供了新的方法和可能性，為未來(lái)的組織工程研究和人造器官移植奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。