多尺度浸入式打印新策略可實現3D打印心臟

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生物3D打印技術被認為是實現復雜人體組織和器官構建的最有前景的技術方案之一。近年來，浸入式墨水書寫技術作為生物3D打印的關鍵技術分支而備受矚目。然而，由于當前屈服應力流體的流動性較差，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/器官結構。

近日，大連理工大學趙丹陽教授課題組和美國內華達大學雷諾分校Yifei Jin課題組等團隊合作，針對多尺度復雜組織/器官體外精準制造這一長期困擾生物打印領域的難題，提出了多尺度浸入式打印策略（MSEP），并實現了多尺度人體組織和器官的體外制造，從而有效驗證了MSEP技術在構建復雜人體組織和器官方面的巨大潛力。相關成果發表在《美國國家科學院院刊》。

3D打印新策略示意圖。大連理工大學供圖

MSEP技術采用刺激響應型屈服應力流體作為支撐浴，該支撐浴同時具有溫敏性和屈服應力特性，可在打印過程中快速添加并在室溫下提供穩定支撐。基于MSEP技術，本研究提出了一種動態層高控制策略，實現了具有微米級表面粗糙度的工程角膜結構的3D打印。同時，利用MSEP技術制造了具有毫米級特征尺寸的異質人類眼球和主動脈瓣模型，以及具有分米級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制造提供了新的方法和可能性，為未來的組織工程研究和人造器官移植奠定了重要的技術基礎。