包括美國弗吉尼亞大學工程與應用科學學院在內的研究團隊，首次開發出一種可“按需打印”且能與人體相容的器官構建模塊。這將為研究各種疾病進展和相應療法帶來極大助力。研究成果發表在新一期《自然·通訊》雜志上。

該成果的關鍵是一種具有可控機械性能的生物材料，能與各種人體組織相匹配。與現有的生物打印技術相比，這是一個巨大飛躍。

這種獨特的生物打印方法被稱為球形顆粒數字組裝(DASP)。該技術能將生物材料顆粒沉積在基質中：這些顆粒是聚合物水凝膠，通過調整單分子單體排列和化學鍵來模擬人體組織;而包裹在顆粒中的是真正的人體細胞;水基基質則可構建3D結構，并為細胞生長提供合適的環境。

與以往的水凝膠生物墨水相比，這種新型顆粒毒性更小，對細胞的生物相容性更強，而且具有獨特的“雙網絡”結構——由兩個相互交織的分子網絡形成，具有很強的機械強度，但可模仿人體組織的物理特征。

研究團隊設計了一種多通道噴嘴，可以按需混合水凝膠成分。而且這種“雙網絡”水凝膠生物墨水成型過程非常快，能在60秒內從液滴變成彈性凝膠。

通過這種最先進的材料和控制技術，團隊實現了“按需打印”類器官，產生的類器官可作為基于人體組織的3D細胞模型，用于研究多種疾病、組織建模并開發全新療法。

團隊補充說，如果將這種生物打印進一步優化，還有望用于人工器官移植、篩選候選新藥等。

水凝膠生物墨水，是為了打印人體器官專門研發的新材料。然而，受限于目前的技術工藝，我們只能打印出較小的人體器官。為此，各研究團隊都在嘗試使用新型打印材料，并提高制造精度。弗吉尼亞大學科學家摸索出了一套新的材料和方法，將可生長的生物“種子”與打印基質緊密結合，從而獲得可以生長的人造組織，自動貼合需求。這一方案為多尺度器官的精準制造提供了可能性，也為未來的人體組織工程研究和人造器官移植開辟了新路徑。