多尺度浸入式打印实现“大小通吃”(2)

　　经过无数次调整配比和不断重复试验，联合研究团队终于研发出一种刺激响应性支持浴材料。它能够在保持屈服应力特性的同时，随简单的温度变化实现状态转换。“温度低于4摄氏度时，该材料为液体；高于25摄氏度时则为凝胶态。”张诚告诉记者，打印制造时，只需将温度降低，把这种支持浴材料倾倒进打印容器中，随后升温使其变成凝胶态，让针头开始工作；待本层打印完成，倒入下一层低温支持浴材料，再升温继续打印。如此循环，再大的器官都能实现精准打印。

　　有了关键材料保驾护航，利用浸入式3D打印技术制造器官的瓶颈问题迎刃而解，MSEP策略应运而生。凭借“一策多用”的优势，联合研究团队利用小针头不仅构建了具有微米级特征尺寸的高精度角膜结构、具有毫米级特征尺寸的同质/异质眼球和主动脉瓣膜假体，还打印出具有分米级尺度的全尺寸人类心脏模型。该策略在构建多尺度人体组织和器官方面的潜力遭充分验证。

　　最终目标是“形神兼备”

　　根据国家卫生健康委员会2018年发布的数据，全国每年急需器官移植的大约30万名患者中，仅有约1.6万人能够获得器官捐献。世界卫生组织统计数据发现，全球每年只有不到10%的器官移植需求能得到满足。

　　巨大的移植器官缺口让很多人将目光转向了动物器官移植。尽管当前已有临床应用案例，但动物器官移植依然面临费用高昂、具有物种间免疫屏障、存在病毒传播风险和社会伦理问题等重大挑战。而3D打印器官一旦发展成熟，上述问题便有望得到解决。

　　“MSEP策略显著提升了3D打印器官的打印效率和精度，扩大了可打印尺度范围，有望为人类解决移植器官严重短缺难题尽一份绵薄之力。未来，我们将朝着两个方向努力。短期内，我们希望进一步提高打印速度，并实现载细胞打印，为后续功能化器官打印奠定坚实基础。长期来看，我们将致力于提高打印器官的复杂性，并进一步提升3D打印组织器官与人体天然器官在结构和功能上的相似度。”金翼飞认为，“形似而神更似”一直是人造器官追求的最终目标。

　　事实上，生物3D打印技术发展至今，始终有几片“乌云”笼罩其上，限制了这项技术造福人类的进程。赵丹阳说，生物材料选择与适应性、打印精度与分辨率、打印效率与成本、组织血管化与生长、打印结构后续的功能化诱导等，均是目前整个生物3D打印领域面临的重要瓶颈。“我们能做的，就是瞄准其中一两个方向，尽己所能攻坚克难、奋楫笃行。”他说。