华盛顿大学开发可重建复杂人体组织的3D打印设备STOMP

2025年5月25日，南极熊获悉，由华盛顿大学与华盛顿大学医学院组成的跨学科研究团队开发了一种新型3D打印设备STOMP（悬浮组织开放微流体图案化平台）。该设备能够高效、精准地构建更复杂、更可控的人体组织模型，为生物医学研究带来新的突破。

△相关研究已发表在《Advanced Science》杂志上，题目为“悬浮组织开放微流体图案（STOMP）”（传送门）

技术研究背景

近年来，3D组织工程在制造速度和结构精确性方面取得了显著进展，正在成为研究各种疾病治疗策略的关键平台。STOMP的出现，为模拟多组织交互、重建细胞微环境提供了全新思路。

△悬浮组织开放微流体图案（STOMP）装置体积小巧，可轻松置于指尖，有望推动人体组织建模技术的发展，用于研究各种复杂疾病

STOMP装置大小仅指尖般微型，设计理念基于华盛顿大学机械工程教授Nate Sniadecki团队此前开发的双柱悬浮组织系统，并融合了毛细作用控制的微流体通道与可降解水凝胶材料。研究人员可以通过该设备以任意几何图案布置多种细胞类型，从而在单一组织模型中实现空间隔离与区域差异化，模拟更复杂的病理状态和组织界面，如心肌纤维化、神经肌肉疾病、骨-韧带连接等。

△用STOMP平台生成单区域和多区域悬浮组织的工作流程

化学教授、联合项目负责人Ashleigh Theberge表示：“STOMP利用了我们称之为‘铸造’的组织工程方法。就像把果冻倒入模具，再嵌入不同水果块那样，这种方式让我们能够按需精确布置细胞，实现结构与功能上的微观控制。”

论文的两位第一作者为医学科学家项目博士生Amanda Haack和化学博士生Lauren Brown，联合作者还包括化学工程与生物工程教授Cole DeForest以及口腔生物学教授Tracy Popowics。

△使用STOMP技术构建的牙周韧带放大图。红色部分为骨骼

研究结论

STOMP在两个关键实验中得到验证：一是对比患病与健康工程心肌组织的收缩动力学差异，二是重建牙齿韧带与牙槽骨之间的功能性连接结构。实验结果表明，该平台不仅可用于基础科研，也具备转化医学潜力。

此外，DeForest团队开发的可降解水凝胶侧壁技术，为STOMP带来了“非粘附”特性。传统3D组织模型中，细胞在收缩时常导致组织整体脱模，而STOMP系统中的结构可以在保留组织完整性的同时移除外部框架，极大提高操作灵活性和实验可重复性。

Sniadecki说：“STOMP为组织工程及细胞力学信号研究提供了一个全新平台。它改变了我们在三维环境中操控细胞构建的方式。”

Theberge补充道：“这是一项真正跨学科协作的成果。我们期待全球研究团队借助STOMP探索更多复杂组织模型与疾病机制。”