乌得勒支大学的一个研究小组使用新开发的3D生物打印方法成功制造了肝脏。

通过可见光断层扫描，该打印方法通过使细胞“透明”来成功打印微型干细胞单元，这意味着它们保留了肝脏的分解和执行生物过程的能力。

在不到 20 秒的时间内打印出来，肝脏单元能够模拟天然肝脏在我们体内执行的关键毒素消除过程，并可以为再生医学和个性化药物测试开辟新的机会。

超快体积3D生物打印

乌得勒支团队在2019年首次展示了他们的体积生物打印技术，创造了自由形式的组织结构。该方法不同于当前的生物打印工艺，后者基于逐层沉积和重复构建模块的组装，例如载有细胞的水凝胶和支架。

取而代之的是，体积生物打印方法涉及将一系列2D光图案投射到一个圆柱形容器中，该容器充满了细胞负载的光响应水凝胶，从而触发聚合。无层、无喷嘴技术的主要优点之一是它不会对细胞造成有害的机械应力，并且还能够快速制造组织。

2019年的工作促成了体积3D生物打印机制造商Readily3D的分拆，该公司去年宣布参与欧洲ENLIGHT项目。 Readily3D在耗资360万欧元的项目中发挥了自己的作用，该项目旨在3D打印人体胰腺的活体模型，以改进糖尿病药物的测试。

体积生物打印的新突破

在他们最近的工作中，乌得勒支团队在他们的体积3D生物打印技术的开发中取得了几个关键的里程碑。该团队专注于克服体积打印的主要限制，例如由于细胞引起的光散射而导致的分辨率损失。

由于体积打印依赖于3D中光的精确图案化，因此通常只能在高度透明的材料中实现。高浓度的细胞会散射光，这会显着阻碍某些打印。

为了对抗这种影响，研究人员开发了一种新的材料配方，使用医学中常用的生物友好型化合物碘克沙醇作为造影剂，它基本上使细胞“透明”。这使团队即使在细胞密度高的情况下也能实现高打印保真度，这是组织工程应用的关键要素。

该团队通过3D打印类器官在不到 20 秒的时间内成功制造了超过 1 cm³ 的功能性肝脏单元。类器官是由干细胞制成的大约 1mm的微型单元，可以复制其参考组织的各个方面，在这种情况下，是人类肝脏的解毒能力。

类器官本身不能轻易组装成模拟人体器官所需的大型结构，因此它们在临床环境中的使用能力有限。安全光的使用和研究人员体积生物打印过程的非接触性，加上其快速的制造速度，确保了类器官的安全并使其保持活力。

Utrecht团队能够将类器官3D打印到不同的结构中，以提高它们作为肝脏工作的能力，证明生物打印是一种能够改善打印结构和天然组织之间功能相似性的技术。通过研究，他们证明了他们的印刷结构提高了类器官解毒和消除对人体有害的化合物的能力。

研究人员还能够创造出不同的多孔结构，这些结构可以注入营养物质，以取代血管的作用。根据乌得勒支大学副教授Riccardo Levato 博士的说法，生物打印的肝脏单位“为再生医学和开发新的患者特定模型以研究针对肝病的新药开辟了新的机会。”

3D生物打印器官的进展

尽管生物打印近年来取得了许多进展，但3D打印可行的、可移植的人体器官仍有很长的路要走。这么说，几家公司正在朝着正确的方向加速该技术的发展。

例如，工业3D打印机制造商3D Systems在宣布其 Print to Perfusion平台“取得巨大进展”后，在过去一年中加大了生物制造活动的力度。不久之后，该公司以 4 亿美元的价格收购了生物技术公司Volumetric Biotechnologies，这将使该公司的人肺支架研究扩展到另外两个器官，以及研究其他血管组织。

上个月，以色列再生医学公司Matricelf与特拉维夫大学就其正在申请专利的3D生物打印技术签署了一项独家全球许可协议。该技术涉及用于再生体内受损器官和组织的生物打印植入物，并且已被用于治疗小鼠的瘫痪。

最近，生物工程初创公司Trestle Biotherapeutics获得了一种能够生产功能性人体肾脏组织的新型3D生物打印技术的许可。该方法最初是在哈佛大学开发的，将用于制造肾细胞移植，以帮助人们摆脱透析，并在未来可能获得完整的器官。