突破动物实验局限：加州大学尔湾分校3D打印仿生结肠模型重塑癌症药物研发

加州大学尔湾分校研究团队成功开发出一种集成生物电子技术的3D仿生人类结肠模型（3D-IVM-HC），旨在推进结直肠癌药物研发并减少对动物实验的依赖。

这项研究成果已发表于《先进科学》期刊，标志着生物3D打印技术在精准医疗领域取得重要突破。该团队在Samueli工程学院的领导下，通过结合生物墨水材料与仿生结构设计，制造出尺寸为5×10毫米的结肠复制品。模型采用明胶甲基丙烯酸酯和海藻酸盐支架模拟结肠软组织，并成功复现了关键解剖学特征，包括弯曲结构、多层细胞组织和隐窝状凹陷。人类结肠细胞被精确排列在模型内表面，而外层嵌入的成纤维细胞有效重建了器官的活体微环境。

据研究资深作者、电气工程和计算机科学助理教授Rahim Esfandyar-pour介绍，这种三维形态和隐窝结构对维持真实细胞行为至关重要。相较于传统2D培养，该模型使细胞密度提高了四倍，并显著增强了生理相关性和屏障功能。在药物测试中，使用化疗药物5-氟尿嘧啶的实验显示，模型中的癌细胞表现出更高的耐药性，需要接近传统培养皿10倍的剂量才能达到相同效果，这一结果更准确地反映了临床患者肿瘤的耐药现象。该技术还支持个性化医疗应用。研究人员表示，通过患者活检样本可培育个性化微型结肠，在两周内完成培育并通过几天测试评估最佳治疗方案，整个过程比动物研究更快速、成本更低且符合伦理要求。Esfandyar-pour强调，这种模型有望成为FDA正在寻求的非动物模型替代方案，为药物筛选提供更准确的预测能力。