3D生物打印可构建复杂器官

　　将各种功能细胞注入3D打印机，精准构建血管、尿道等复层空腔组织，这是科学创意还是现实？近日，上海交通大学医学院附属仁济医院整形外科皮庆猛博士在国际生物材料知名杂志《先进材料》上在线发表论文，揭示3D生物打印已经实现空腔组织打印且打印后细胞能够长期存活。

　　该研究通过采用自行研发的同轴多通道生物打印系统（MCCES）可调控性构建复杂空腔组织设计理念，实现了不同亚层结构一次性同步准确打印构建的设想。该研究系统有望用于实现复杂空腔组织或器官的精准构建，尤其对需要空腔器官或组织移植的患者，是一种新的获取供体的形式。此外，该研究成果有望用于体外血管、肠道、泌尿系统等空腔脏器疾病模型模拟、药物筛选、组织移植替代物等诸多领域。

　　3D生物打印难在哪里？皮庆猛介绍，生物打印需要考虑非常多的因素，比如：打印材料的细胞相容性、力学强度、材料毒性、打印可塑性、孔隙率、降解速率等。皮庆猛比喻，打印实体组织相当于烤一个实心的面包，打印复层的空腔组织，相当于烤一个空心的面包，这个空心还要分不同的夹层，可以一层奶油一层蓝莓酱，也可以一层芝士一层草莓酱，层与层紧紧贴合又能彼此分开。相对于一般的3D打印，生物打印需要全过程控制细胞活力，保护细胞不受伤害；其次空腔内的不同功能细胞在各个层面能够均匀分布，更符合人体正常结构。

　　他们的研究还证实，通过控制系统可以实现单层结构、双层结构在同一根管腔结构反复切换的设想。将血管细胞（内皮细胞、平滑肌细胞）、尿道细胞（上皮细胞、平滑肌细胞）分别与复合水凝胶混合后，利用MCCES打印复层管腔组织。体外培养发现，细胞活力在80%以上，细胞在水凝胶支架材料上可以充分铺展生长，表达血管内皮细胞（CD31/VE-Cadherin)和血管平滑肌细胞（SMA）等特异标志物。