相关论文Airflow‐Assisted 3D Bioprinting of Human Heterogeneous Microspheroidal Organoids with Microfluidic Nozzle近日作为封底论文刊登在WILLY旗下的SMALL杂志上。通讯作者为贺永教授、机械工程学院的傅建中教授和基础医学院的欧阳宏伟教授。

挑战——活性生物组织结构剖析
如果有一天，人类能够自由制造人体“零件”，更换器官就像更换电池一样方便，器官移植的来源就不再成为问题。但要真正实现活体器官的3D打印，路途还是有点远。在3D打印的“初级阶段”，人类已经能够精准地打印牙齿、骨骼等组织结构相对简单的零部件，并应用于临床。颅骨损伤的病人，也可以通过3D打印头盖骨实现整形。如果要把打印目标扩展到人体所有“零件“，挑战就大多了。

首先，你要保证人造器官能够适应人体的力学环境，不能太硬、太软或者塌陷；其次，器官要能够存活并发挥特定的功能。比如，尽管3D打印的心脏“模型”已经很多，但至今没有一个真正的3D打印心脏能够成功植入生物体。“我们试试能否先实现一个小目标，打印生物活性的微组织。”贺永说。

天然的生物组织比我们想象的复杂。比如血管是由成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞等组成的复杂结构。平滑肌维持了血管的弹性，内皮细胞分泌生长因子防止血液凝固。“如果要‘打印’血管，就需要将不同的细胞打印到一起，形成特定的结构。”贺永说。三年前，课题组开始了尝试。

靠一股气，螺蛳壳里做道场
科学家将不同的细胞分别用水凝胶包裹制成“生物墨水”，在一个微流控芯片喷头的控制下，一点点“吐”出多组分细胞微滴。

 “用这台机器，我们‘打’出了血管化的骨组织。”贺永说，他们第一次用两种分别混合了骨髓间充质干细胞和人脐带静脉内皮细胞的“生物墨水”，同步打印出了带螺旋形的微球。其中，骨髓间充质干细胞可定向分化为成骨细胞，内皮细胞会形成血管化细胞。经过几天实验室培养，呈螺旋形血管化的成骨类器官就形成了。