浙江大学贺永教授生物3D打印团队(EFL团队)2019年度研究成果总结

来源： EngineeringForLife

2019年12月30日，南极熊注意到，浙江大学贺永教授团队总结了2019年在生物3D打印领域的研究成果。

他们在文章中表示：“EFL团队这几年围绕生物3D打印，我们在打印工艺、打印装备、生物墨水耗材等经历了多次迭代，对生物3D打印的理解也越来越深，今年围绕体外疾病模型的高效构建、类器官的打印、大尺寸组织的体外重建等层面取得了显著进步。在基础研究层面，今年我们在高水平期刊上发表了系列文章，阐述我们对生物3D打印的理解，有幸其中的两篇被选为了封面文章。在成果转化方面，EFL团队的产业化公司已初见规模，后续发展思路也逐步清晰。团队所提供的生物3D打印解决方案已在为国内外近300个课题组的高水平科研提供支持。”

下面我们就来进一步了解一下，贺永教授团队的研究成果：

01 基础研究

1. Materials Horizons (IF=14.356) 封面，全水凝胶器官芯片制造新方法

一句话概括：在水凝胶上首次构建了完整的血供循环系统（动脉-毛细血管-静脉），证明毛细血管也是可以体外构建的。

论文信息：Nie J, Gao Q, Xie C, et al. Construction of multi-scale vascular chips and modelling of the interaction between tumours and blood vessels[J]. Materials Horizons, 2020.

2. Advanced Healthcare Materials (IF=6.27)封面，载细胞微丝/纤维状类器官，何时成为临床产品？

一句话概括：证明了载细胞水凝胶微丝能发育为功能化组织、能快速批量稳定制造、还能像细胞一样被冻存，很有希望成为微组织银行中的批量存储单元，具备后续临床化潜力。

论文信息：Shao L, Gao Q, Xie C, et al. Bioprinting of Cell‐Laden Microfiber: Can It Become a Standard Product?[J]. Advanced healthcare materials, 2019, 8(9): 1900014.

3. Biofabrication (IF=7.236)，高生物活性水凝胶GelMA复杂支架打印

一句话概括：以GelMA生物水凝胶为生物墨水，定义了生物材料可打印性研究规范，解决了GelMA水凝胶复杂结构的高效打印。

论文信息：GaoQ, Niu X, Shao L, et al. 3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay[J]. Biofabrication, 2019, 11(3): 035006.

4. ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.1) 通用的3D打印多材料高弹性硅胶方法

一句话概括：给出了硅胶及PDMS类软材料一种通用3D打印解决方案，可实现各种硅胶的高效、高质打印而不改变原有的力学性能，建立了打印的理论模型，系统地分析了硅胶类高弹性体的可打印性，首次实现了2000%高弹硅胶的打印。

论文信息：Zhou L, Gao Q, Fu J, et al. Multi-Material 3D Printing of Highly Stretchable Silicone Elastomer[J]. ACS applied materials & interfaces, 2019.

5. Materials & Design (IF=5.77) ，3D打印超高精度生物支架调控细胞生长

一句话概括：可打印从20微米到3微米线宽的生物支架，实现在同一个支架上不同区域有不同的力学性能，揭示细胞还可以像植物攀爬架子式的生长。

论文信息：Xie C, Gao Q, Wang P, et al. Structure-induced cell growth by 3D printing of heterogeneous scaffolds with ultrafine fibers[J]. Materials & Design, 2019, 181: 108092.

6. Materials Science and Engineering: C (IF=4.959) ，多尺度3D打印高生物相容性及力学强度兼具的组织工程支架

一句话概括：打印多级支架结构，超细支架（3微米丝径）提升支架的生物兼容性、常规尺寸支架（100微米丝径）提供足够的强度。

论文信息：Gao Q, Xie C, Wang P, et al. 3D printed multi-scale scaffolds with ultrafine fibers for providing excellent biocompatibility[J]. Materials Science and Engineering: C, 2020, 107: 110269.

7. Advanced Functional Materials ( IF = 15.621) ，液态金属-硅胶墨水实现柔性电子的全打印制造

一句话概括：提出了一种独特的液态金属-硅胶墨水和相应的多材料3D打印工艺用以制造全打印的液态金属基柔性电子设备。

论文信息：Zhou L, Fu J, Gao Q, et al. All‐Printed Flexible and Stretchable Electronics withPressing or Freezing Activatable Liquid‐Metal–Silicone Inks[J]. Advanced Functional Materials,2019.

8. Biofabrication (IF=7.236) ，柔性线框模具实现微纳结构的无损伤脱模/高精度3D打印助力水凝胶类生物材料微纳结构精准制造

一句话概括：针对生物脆性材料如生物水凝胶，发展了全新的无损脱模思路，可实现微纳结构的低成本、高质量制造，适用于非硅材料的微加工。

论文信息：Lv S, Nie J, Gao Q, et al. Micro/nano fabrication of brittle hydrogels using 3D printed soft ultrafine fiber molds for damage-freedemolding[J]. Biofabrication, 2019.

9. Biomaterials Science (IF=5.251) ，生物3D打印带纤维GelMA微球：三维共培养新思路

一句话概括：微球中集成微丝，大幅提升生物3D打印多细胞类器官结构的能力。

论文信息：Xie M, Gao Q, Qiu J, et al. 3D biofabrication of microfiber-laden minispheroids: a facile 3D cell co-culturing system[J]. Biomaterials science, 2020.

10. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences (IF=4.016) ，邀请综述，生物3D打印进展综述：从打印方法到生物医学应用

一句话概括：我们认为后续广泛应用的三个生物3D打印技术是投影式光固化打印、悬浮支撑打印及同轴打印，生物墨水的要点是在可打印性、生物相容性和机械性能三者中找到平衡。

论文信息：Gu Z, Fu J, Lin H, et al. Development of 3D Bioprinting: From Printing Methods to Biomedical Applications[J]. Asian Journalof Pharmaceutical Sciences, 2019.

11. Advanced Healthcare Materials (IF=6.27) ，带营养输送网络同步生物3D打印方法

一句话概括：提出共轴生物3D打印，解决直接打印大尺寸多孔载细胞支架易坍塌问题。

论文信息：Shao L, Gao Q, Xie C, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large‐Scale Cell‐Laden Constructs with Nutrient Networks[J]. Advanced Healthcare Materials, 2019.

02 生物3D打印科普

12. 在Bio-Design and Manufacturing开始专栏，系统介绍生物3D打印的各个内容

一句话概括：推进生物3D打印的普及，我辈责无旁贷，以科普拉近生物3D打印与普通研究人员的距离。

敬请关注Bio-Design and Manufacturing杂志Why choose 3D bioprinting?系列文章，创刊不到两年的SCI检索杂志BDM欢迎再生医学领域的优质稿源。

论文信息：Why choose 3D bioprinting? Part I: a brief introduction of 3D bioprinting for the beginners[J]. Bio-Design and Manufacturing，2019

13. 应邀撰写了一篇GelMA水凝胶生物3D打印的Protocol，带视频，系统介绍微球、微丝、复杂支架等的制造工艺

GelMA生物3D打印的视频教程论文：Xie, M., Yu, K.,Sun, Y., Shao, L., Nie, J., Gao, Q., Qiu, J., Fu, J., Chen, Z., He, Y.Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks. J.Vis. Exp. (154), e60545, doi:10.3791/60545 (2019).

视频地址：

https://www.bilibili.com/video/av80697900/

14. 录制了一门3D打印的MOOC课程，对3D打印感兴趣的朋友可选不同主题看看。

题目：“3D打印：从原理到创新应用”，在大学MOOC及智慧树平台上都有

视频地址：
https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/2068809#teachTeam

03 生物3D打印产业转化

15. 产业化三款针对不同场景的生物3D打印机，得到了众多朋友的认可；EFL-GM系列光固化GelMA水凝胶家族也日益壮大，可模拟不同软组织硬度、不同软组织成分；还有光固化透明质酸、葡聚糖、自带荧光的水凝胶等衍生产品。

生物水凝胶