埃因霍温理工大学使用 Xolography光固化3D 打印活细胞

2025年3月2日，南极熊获悉，来自埃因霍温理工大学的研究团队利用一种名为 Xolography 的新型光学 3D 打印技术，成功打印出活细胞结构，这项技术可能为打印复杂生物组织（如肾脏和肌肉）奠定基础。据悉，研究人员已成功打印出小至 20 微米的结构——与人类细胞相当。

他们的研究成果以题为“Xolography for BiomedicalApplications: Dual-Color Light-Sheet Printing of Hydrogels With Local ControlOver Shape and Stiffness”发表在《先进材料》杂志上。

相关论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202410292

虽然Xolography技术仍处于实验阶段，但研究人员相信它代表着向未来组织工程迈出的重要一步。

埃因霍温理工大学团队开发了一种紧凑的手提箱大小的原型，用于基于 Xolography 的生物打印——这一过程涉及将液态聚合物暴露在相交光束中。生物材料工程和生物制造小组的博士生Lena Stoecker 领导了改进生物医学应用方法的努力。她的工作重点是开发与自然细胞环境非常相似的材料和技术——这是组织工程的一大挑战。

△Xolography中正交应用光束引发局部光聚合的示意图（A = 螺吡喃、B = 份菁、C = 自由基）和推进水凝胶制造技术所采取的步骤：（1）可打印水凝胶系统的配方，（2）工艺优化，（3）打印样本的特性，和（4）组织工程应用的展示：生物打印和 4D 水凝胶打印。

与传统的逐层 3D 打印不同，Xolography通过将一系列图像投射到光反应流体上来同时固化整个体积。这种方法可以实现更快、更高分辨率的打印，但需要进行重大修改以支持活细胞。该团队开发了生物相容性材料——取代有毒的光引发剂，以确保安全的生物医学应用。

Stoecker 已成功打印出孔径在100 微米至 1 毫米之间的水凝胶支架，使细胞培养所需的营养物质能够流动。此外，研究人员还通过调节光强度实现了对材料特性的精确控制，从而能够创建具有不同刚度的结构。

一项重大突破涉及使用热敏水凝胶，这使得结构能够随时间改变形状（又称 4D 打印）。这项创新为能够根据温度变化收缩和扩张的人造肌肉铺平了道路。

虽然临床应用仍遥遥无期，但研究团队的工作为生物打印的未来奠定了重要基础。进一步的进步可能会带来更复杂的药物测试组织模型，减少对动物测试的依赖。此外，打印高度定制的植入物和再生组织结构的能力可能会彻底改变个性化医疗，为器官衰竭和创伤恢复提供新的解决方案。随着持续的研究和合作，这项技术有可能改变再生医学，并使功能性 3D 打印器官更接近现实。