生物打印新突破：患者细胞3D打印出功能性肝脏组织

昔日科幻电影中的场景正成为现实：科学家们成功利用患者自身细胞3D打印出功能性肝脏组织，这一突破将为无数等待组织替换的患者带来新生希望。

近日，一项发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上的研究宣布，科研团队成功通过内皮细胞覆盖的球状微组织组装，构建出血管化三维肝脏组织类似物。

这项技术突破了传统组织工程中血管化不足的瓶颈，实现了高细胞密度的体外三维肝组织培养，为人工器官开发提供了全新策略。

01 技术突破：从二维到三维的跨越

传统组织工程依赖支架的“自上而下”策略，难以实现细胞精确定位和均匀营养输送。而这项研究创新性地采用 “自下而上”解决方案：通过组装内皮细胞覆盖的球状微组织，利用其融合过程中自然形成的间隙作为微血管通道。

研究团队采用核心-壳层生物墨水设计：壳层为EA.hy926内皮细胞与I型胶原，核心为HepG2/C3A肝细胞。通过低雷诺数流动的共轴挤出结合油相乳化，每分钟可生产45个直径约410 μm的微组织，且95%以上成功保持内皮覆盖结构。

02 血管网络：解决营养输送难题

组织工程面临的核心挑战是如何在三维构建体中建立功能性微血管网络以支持大体积组织的存活。

与非结构化微组织相比，核心-壳层微组织在21天培养中保持直径稳定（280 μm vs. 352 μm）和圆形度（circularity>0.9）。免疫荧光显示，内皮层有效抑制肝细胞外溢，而对照组在第14天出现形态崩解。

在3D打印的聚己内酯培养腔中，800个核心-壳层微组织经7天50 μL min⁻¹灌注后，保留明显的微组织间隙，而对照组因完全融合导致中心坏死。将规模扩大至2400个微组织并提升灌注速率至300 μL min⁻¹，可使全组织存活率>90%。

03 肝功能表现：生物人工肝的新希望

打印出的肝脏组织表现出良好的肝功能指标。白蛋白分泌量达15 μg day⁻¹，尿素合成量提高2.3倍，显著优于低灌注组。

这一突破意味着生物人工肝（BAL） 等领域迎来了新的可能性。未来可能不再需要面对供应有限的问题，而是可以通过患者自身细胞打印出所需的肝脏组织。

04 厦门集美：3D打印服务的区域创新

在全国范围内，3D打印技术创新与应用正在多地开花。厦门市集美区已成为3D打印技术研发与服务的重要聚集地。

厦门题米科技有限公司提供3D打印服务、技术服务、技术开发等业务。福建安世九鑫数字科技有限公司则专注于3D打印服务、新材料技术研发和工业设计服务。

这些企业共同构成了集美区3D打印产业的创新生态，为包括医疗领域在内的多种行业提供技术支持。

05 医疗前景：从实验室到临床的路径

尽管3D打印肝脏组织取得了令人振奋的进展，但研究人员指出，该技术目前机械强度（<1 N）仍低于生物来源组织。未来需要探索基因交联或纤维蛋白增强策略。

下一代研究将聚焦原代细胞替代和宿主血管整合等临床转化关键问题。这意味着科学家们正在努力让这项技术更加接近临床实际应用。

除了肝脏组织，3D打印技术在医疗领域的应用也在不断扩展。例如，浙大四院团队研发了“3D打印项圈”来提高肺癌治疗效果，凉山州首例3D打印髋臼假体人工全髋关节置换术也成功完成。

随着首张3D打印药品生产许可证的颁发，个性化医疗正快步走向现实。

3D打印肝脏组织只是开始，未来必将看到更多生物组织打印成功。组织替换等待名单可能会成为历史，定制化组织替代将成为医疗常态。

这场医学革命正从实验室走向临床，从一个城市扩展到另一个城市，最终为各地患者提供新生机会。