密苏里科技大学的研究团队成功开发出一种光驱动3D打印技术，旨在优化器官芯片的制造过程。器官芯片是一种用于药物测试和医学研究的微缩类组织装置，其制造效率因此得到显著提升。

材料科学与工程系副教授Anthony Convertine博士表示，人体内大约有37万亿个细胞，几乎每一个都需要靠近毛细血管以维持生存。重建这类致密的微毛细血管网络是组织工程学面临的一个重大工程挑战，但他们的研究提出了克服这一障碍的路径。



该技术利用一种可光固化并自组装的树脂，形成牺牲性结构。打印后，这些结构被溶解，留下洁净且精准的微通道。这种方法比传统逐点制造方式更快速、更简单，也更容易规模化。

器官芯片通常只有一张棒球卡大小，科学家借此可以在无需依赖动物或人体试验的情况下研究人体组织对治疗手段的响应。传统3D打印这类结构需要逐点构建，过程耗时久且成本高昂。

Convertine指出，逐点制造在创建活体组织所依赖的复杂微型通道网络时，会变得缓慢且昂贵。他们的方法采用一锅配方，将牺牲树脂与最终构成微通道系统的材料混合，减少了加工步骤，加速了实验室中组织芯片设计的原型制作与测试。

该研究作为封面文章发表在近期一期的《生物材料科学》（Biomaterials Science）上，这是自2023年以来密苏里科技大学研究人员第三次登上英国皇家化学学会（RSC）期刊的封面。



此前，2024年《RSC应用聚合物》封面文章强调了通过添加链转移剂基团改性液态树脂如何提高打印效率，并产生更刚性和高度交联的材料。2023年《聚合物化学》封面则介绍了一种采用聚合诱导自组装的树脂，在光基打印过程中创建纳米结构网络，以支持组织支架的应用。

Convertine表示，看到这三篇相互递进的相关论文获得如此高的关注度，令人十分欣慰。这表明他们的研究取得了长足进展，并预示着3D打印材料在组织工程领域的进一步突破。

除密苏里科技大学的创新外，3D生物打印领域正在迅速改变药物测试和组织工程研究。蒙特利尔大学附属的Sainte-Justine医院Azrieli研究中心开发出一种专为3D打印“心脏芯片”设计的新型生物墨水。

该复合材料复现了人类心脏组织的电学、力学和生理特性，支持采用高通量自动化打印在12孔板中制造具有多种细胞类型的环状心脏模型。

2017年，美国联邦政府曾向由韦克福里斯特再生医学研究所（WFIRM）领导的联盟拨款2400万美元，用于开发“人体芯片”系统。他们近期的研究成功将三个重要器官——肝脏、心脏和肺——整合进一个相互连接的平台。

题图展示了Anthony Convertine博士正在进行用于组织工程生物材料的数字光处理（DLP）3D打印的PISA RAFT树脂配方研究。图片来自密苏里大学。