水凝胶3D打印可快速生成复杂脉管

美国研究团队近期在生物打印领域取得了重大突破，开发出了一种新型生物打印技术，该技术能够在短时间内生成具有复杂内部结构的生物相容性水凝胶。这一突破性成果被刊登在了一期的《科学》杂志上，为制造未来人造功能性器官扫清了一个重要障碍。

长久以来，人造功能性组织的研发面临着一个主要难题：如何制造出能够模拟人体真实脉管系统的营养物质输送系统。人体器官中的脉管网络错综复杂，如肺中的气管和血管以及肝脏中的胆管和血管等，这些网络在物理结构和生物化学特性上相互交织，其精细结构与组织功能紧密相连。

为了攻克这一难题，由美国莱斯大学的乔丹·米勒和华盛顿大学的凯利·史蒂文斯领导的研究团队，经过不懈努力，成功研发出了一种先进的水凝胶3D打印技术。这种新的开源生物打印技术的核心是一种被称为“组织工程立体光刻仪”（SLATE）的设备和相应的蓝光吸收剂。

该系统的运行原理基于增材制造，通过在预置的水凝胶溶液中添加蓝光吸收剂，使得水凝胶在吸收蓝光后能够快速凝固，并被精确地固定在非常精细的层面上。这种技术能够精准控制水凝胶的生成，从而在几分钟内创建出具有复杂内部结构的生物相容性水凝胶。

为了验证这一技术的可行性，科学家们进行了多项实验。他们首先利用该技术生成了一个模拟肺泡的水凝胶模型。实验表明，人造气管能够将氧气输送到人造血管网络中，这与人体肺泡的气体交换活动非常相似。为了验证打印组织的生物兼容性，研究人员还将含有肝细胞的生物打印结构植入到患有慢性肝损伤的小鼠体内。结果显示，肝细胞在植入后能够存活。

这一技术的问世标志着生物打印领域迈出了重要的一步。虽然目前还无法完全替代人体器官，但科学家们对此充满信心。史蒂文斯表示，尽管肝脏功能复杂，未来仍有可能通过生物打印技术制造出能够替代的人体器官。预计在未来20年内，生物打印将成为医学领域的重要组成部分，为人类健康事业带来革命性的变革。

随着技术的不断进步和迭代升级，3D打印技术已经逐渐打破了人们对它的偏见。从航空领域的零部件打印到医学领域的血管打印，3D打印技术的应用范围正在不断扩大。展望未来，我们有理由相信，3D打印技术将在更多领域发挥重要作用，为人类带来更多的惊喜和福祉。