研究人员利用3D打印制作功能性肝组织单元

来自乌得勒支大学（荷兰）的一个团队致力于新型3D生物打印技术及其在医学和生物医学研究中的应用，该研究团队刚刚发表了一项关于大规模功能性肝单元体积生物打印的新研究。该研究题为"类器官和光学调谐水凝胶的生物打印以建立肝脏样代谢生物工厂"，发表在材料科学和3D打印领域领先的科学期刊之一Advanced Materials（Wiley）杂志上。它是开放获取的，目前以电子方式提前出版，补充信息中提供了更多数字和内容。

正如乌得勒支大学副教授、该研究的作者之一Riccardo Levato告诉南极熊的那样，研究人员能够超快速（<20秒）大规模（>1 立方厘米）进行肝脏单元生物打印，这些单元具有功能性，能够执行天然肝脏在我们体内执行的关键毒素消除过程。为了实现这一突破，他们开发了一种通过可见光断层扫描进行体积生物打印的新方法。生物打印如此大的肝脏功能单元的能力将为再生医学和药物开发测试（DDT）开辟新的机会。

此前，在2019年，南极熊报道了同一团队在生物制造领域首次开创这种技术时取得的成果的报道。应该注意的是，体积生物打印是一种3D打印，可以同时从各个方向构建零件和结构，被认为是未来实现复杂器官3D生物打印的关键。从这项工作中，该团队在洛桑的合作者的衍生产品Readyly3D应运而生。

研究团队开发了一个关键技术"使细胞透明"，这样它们就可以克服体积印刷的主要限制，即避免印刷伪影和由于细胞引起的光散射而导致的分辨率损失。通过这种方式，所有细胞打印应用都可以真正实现体积生物打印。由于体积打印依赖于3D中光线的精确形貌，因此通常只能在高度透明的材料中实现。然而，高浓度的细胞可以散射光，以至于阻碍某些打印。

在这项工作中，研究人员开发了一种使用生物友好型化合物的新材料配方，该化合物目前在医学上用作冠状动脉造影剂（碘沙醇），其基本上可以"使细胞透明"。通过这种方式，即使在组织工程应用所需的高细胞密度下，它们也可以实现高打印保真度。此外，类似的策略可以在生物打印领域之外使用，例如，用微粒和纳米颗粒（陶瓷，金属等）打印复合树脂。

研究人员首次通过打印类器官构建了一个大型（>1立方厘米）可行且功能正常的肝脏单元。类器官是小型化的（最大1毫米）干细胞制成的单位。使用安全光，超快速的制造速率和体积生物打印的非接触性方式允许保持类器官的安全和活力。

乌得勒支大学的研究小组展示了如何将细胞打印到不同的3D结构中，可以提高它们作为肝脏工作的能力，这表明生物打印确实可以用来改善打印结构和天然组织之间的功能相似性。他们还展示了印刷结构如何成功地消除可能对我们身体有害的化合物的能力。通过生物打印，我们还创造了不同的多孔结构，可以注入营养物质，并"取代"血管的作用。