生物3D打印技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜人體組織和器官構(gòu)建的最有前景的技術(shù)方案之一。近年來提出的浸入式墨水書寫（EIW）技術(shù)作為生物3D打印的關(guān)鍵技術(shù)分支而備受矚目。然而，由于當(dāng)前屈服應(yīng)力流體的流動性較差，EIW方法僅能打印功能特征尺寸在百微米到十毫米之間的組織/器官結(jié)構(gòu)。
近日，大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院趙丹陽教授課題組和美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)雷諾分校機(jī)械工程系Yifei Jin課題組等團(tuán)隊(duì)合作，針對多尺度復(fù)雜組織/器官體外精準(zhǔn)制造這一長期困擾生物打印領(lǐng)域的難題，提出了多尺度浸入式打印策略（Multiscale Embedded Printing，MSEP），實(shí)現(xiàn)了多尺度人體組織和器官的體外制造，從而有效驗(yàn)證了MSEP技術(shù)在構(gòu)建復(fù)雜人體組織和器官方面的巨大潛力。該研究成果以“工程人體組織和器官等效物的多尺度浸入式打印”（Multiscale embedded printing of engineered human tissue and organ equivalents）為題發(fā)表于美國國家科學(xué)院官方學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences ，PNAS）。
MSEP技術(shù)采用刺激響應(yīng)型屈服應(yīng)力流體作為支撐浴，該支撐浴由溫敏性水凝膠Pluronic F127和屈服應(yīng)力添加劑納米粘土組成，同時具有溫敏性和屈服應(yīng)力特性，可在打印過程中快速添加并在室溫下提供穩(wěn)定支撐。基于MSEP技術(shù)，本研究提出了一種動態(tài)層高控制策略，實(shí)現(xiàn)了具有微米級表面粗糙度的工程角膜結(jié)構(gòu)的3D打印。同時，利用MSEP技術(shù)制造了具有毫米級特征尺寸的異質(zhì)人類眼球和主動脈瓣模型，以及具有分米級尺度的全尺寸人體心臟模型。該研究成果為多尺度人體組織和器官的精準(zhǔn)制造提供了新的方法和可能性，為未來的組織工程研究和人造器官移植奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院博士生張誠與內(nèi)華達(dá)大學(xué)雷諾分校機(jī)械工程系博士生Weijian Hua為該論文的共同第一作者，趙丹陽教授與Yifei Jin教授、內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Bin Duan教授、愛荷華州立大學(xué)工業(yè)與制造系統(tǒng)工程系Yiliang Liao教授、中國醫(yī)科大學(xué)柴廣睿教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences ，PNAS）是美國國家科學(xué)院的院刊，創(chuàng)刊于1915年，亦是公認(rèn)的世界四大頂刊(Cell，Nature，Science，PNAS)之一，具有很高的國際學(xué)術(shù)聲譽(yù)和影響力。
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