来自密苏里科技大学的一个研究团队开发了一种光驱动 3D 打印技术，旨在简化芯片器官（一种用于药物测试和医学研究的微型组织状装置）的制造。

材料科学与工程副教授安东尼·康弗廷博士说：“人体大约有37万亿个细胞，几乎每个细胞都必须靠近毛细血管才能存活。重建这些密集的微毛细血管网络是组织工程领域的一项重大工程挑战，但我们的研究为克服这一障碍提供了一条途径。”

△AnthonyConvertine 博士正在研究用于组织工程生物材料数字光刻（DLP）3D打印的 PISA RAFT 树脂配方。图片来自密苏里大学。

利用光激活自组装树脂简化组织制造工艺

芯片器官通常只有棒球卡大小，这使得科学家无需进行动物或人体试验即可研究人体组织对疗法的反应。传统上，3D打印这些结构需要逐点构建，类似于喷墨打印机在纸上缓慢地绘制单个墨点。Convertine解释说，在复制生物组织赖以生存的微小而复杂的网络时，这个过程可能非常缓慢且成本高昂。

他说道：“逐点制造虽然可行，但当试图构建生物组织赖以生存的复杂微通道网络时，就会变得缓慢且成本高昂。我们的方法使用一种光固化自组装树脂来形成牺牲结构。打印完成后，我们溶解这些结构，从而留下干净、精确的微通道。这种方法速度更快、更简单，也更容易规模化生产。”

这项技术还采用了一种一步法配方，将牺牲树脂与最终微通道系统的材料混合。这种一体化工艺减少了加工步骤，加快了实验室中组织芯片设计的原型制作和测试。

创新型3D打印技术

这项研究被选为近期《生物材料科学》杂志的封面文章，这是自 2023 年以来密苏里科技大学的研究人员第三次登上英国皇家化学学会 (RSC) 期刊的封面。这项题为“PISA printing perfusablemicrocapillaries”的研究被选为近期《生物材料科学》杂志的封面文章，这是自 2023 年以来密苏里科技大学的研究人员第三次登上英国皇家化学学会 (RSC) 期刊的封面。

△已发表的三篇相关文章。图片来自密苏里大学。

此前，2024 年RSC 应用聚合物杂志上题为“PISA printing from CTA functionalized polymer scaffolds”的封面文章重点介绍了如何通过添加额外的链转移剂基团来改性液态树脂，从而提高打印效率并制备出更硬、高度交联的材料。2023 年聚合物化学杂志的题为“One pot synthesis of thiol-functional nanoparticles”的封面文章重点介绍了如何通过添加额外的链转移剂基团来改性液态树脂，从而提高打印效率并制备出更硬、高度交联的材料。2023 年聚合物化学杂志的封面文章则介绍了一种利用聚合诱导自组装的树脂，可在光打印过程中形成纳米结构网络，并可用于组织支架应用。

Convertine说道：“看到这三篇相互关联的论文，一篇接一篇地展开研究，并达到如此高的关注度，我感到无比欣慰。这表明我们的研究已经取得了多大的进展，也预示着3D打印材料在组织工程领域将迎来更大的突破。”

利用3D生物打印技术拓展芯片器官创新

除了密苏里科技大学的创新之外，3D生物打印领域正在迅速改变药物测试和组织工程。隶属于蒙特利尔大学的圣贾斯汀大学附属医院阿兹列里研究中心的研究人员开发了一种新型生物墨水，专为3D打印“芯片心脏”装置而设计。这种复合材料能够复制人类心脏组织的电学、力学和生理特性，从而可以在12孔板中利用高通量自动化打印技术，制造出包含多种细胞类型的环状心脏模型。

2017年，美国联邦政府向由维克森林再生医学研究所（WFIRM）牵头的财团拨款2400万美元，用于开发“芯片人体”系统。他们最新的研究表明，已成功将肝脏、心脏和肺这三个重要器官整合到一个互联的平台上，这标志着在药物研发和个性化医疗领域，朝着更具预测性、可扩展性和人性化的模型迈出了重要一步。