西安交通大学的一个研究团队近日开发出一种生物打印骨骼肌组织的新方法，其成功的关键在于能够使打印组织内的细胞沿着特定方向排列，从而精准模拟了真实人体肌肉的微观结构。

这项研究旨在攻克再生医学中的一个核心挑战。传统生物打印技术虽能复制肌肉组织的外部形状，但结构内部的细胞通常处于无序状态。这种无序性导致细胞无法融合成具有功能的肌纤维，也难以有效收缩，最终使得打印出的组织机械性能薄弱。

为解决这一问题，该团队采用了电水动力学生物打印技术。该技术通过施加约3000伏的强电场，将液态生物墨水拉伸成极细的射流。

与传统的挤出式生物打印不同，EHD打印能够提供更高的分辨率。然而，此前该技术几乎无法控制打印过程中内部的细胞排列方式。

研究团队创新性地重新配制了生物墨水，将可打印凝胶海藻酸盐与天然蛋白质纤维蛋白原相结合。在打印过程中，电场拉伸生物墨水，使纤维蛋白原从分散的团簇重组为排列整齐的纳米纤维，其指向与打印出的细丝方向一致。

随后，嵌入其中的细胞便自然地沿着这些预先排列的纳米纤维定向生长。

“你可以打印出肌肉一样的形状，但细胞不知道应该往哪个方向拉伸，”该研究的通讯作者、西安交通大学机械工程学院的何健闶教授表示。

该研究的第一作者、博士研究员Ayiguli Kasimu补充道，“随着材料的排列，细胞也随之定向排列。电场有效地在纳米尺度上构建了一个‘道路系统’，细胞自然地沿着它生长。”

为了进一步提升组织功能，研究团队还将导电聚合物整合进生物墨水中，以支持电信号在整个组织中的传导。

西安交通大学的共同通讯作者孟紫洁助理教授解释道，“肌肉组织依赖电信号来协调收缩，而添加的导电成分使得打印出的构建体能够传递这些信号。”

在动物模型测试中，这种打印的构建体被植入存在肌肉缺损的部位，结果显示其能够支持新肌肉的形成并促进功能恢复。

这项研究成果已发表在《极限制造国际期刊》上。研究人员同时指出，控制纤维蛋白原在电场中响应的分子机制仍需进一步研究，同时细胞的密度和材料的化学成分也需要进一步的优化。