橫濱國立大學新型3D打印技術，可精準構建多向膠原組織結構

2025年5月16日，南極熊獲悉，日本橫濱國立大學研究團隊成功開發(fā)出一種新的組織工程技術，該技術結合了流體動力學和3D打印技術，能夠制造出具有復雜多方向排列結構的組織模型。

構建多向膠原組織結構

膠原蛋白是人體中最豐富的結構蛋白，它的微觀排列方式對組織的結構完整性、穩(wěn)定性及機械性能起著關鍵作用。然而，精確重建這種復雜的微結構一直是生物制造領域面臨的技術瓶頸。雖然目前已有幾種模擬膠原蛋白結構的方法，但它們都無法達到所需的精確度，也未兼顧成本效益或安全性。

△相關研究已發(fā)表在生物材料科學與工程期刊上，題目為“利用流體技術和3D打印技術制造具有引導細胞排列的多尺度、多向取向膠原蛋白水凝膠”（傳送門）

在本項研究中，副教授Kazutoshi Iijima與教授Shoji Maruo領導的團隊，創(chuàng)新性地提出了一種不依賴磁性顆粒或有機溶劑的方案，僅利用I型膠原蛋白溶液和細胞混合物，結合定制化3D打印母模和微尺度流體通道，通過引導流體流動方向來控制膠原束的排列，實現細胞與纖維在水平與垂直方向的精準定向。

△創(chuàng)建定向膠原蛋白模型的示意圖

研究表明，膠原纖維的定向對細胞行為具有顯著影響，是構建功能性組織不可或缺的關鍵因素。該系統(tǒng)不僅能夠構建模擬皮膚真皮、顱骨等組織中所需的復雜微定向結構，還具備高度可控性與可擴展性，為個性化生物組織模型的構建提供了全新思路。

△使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察和表征無細胞膠原蛋白水凝膠模型中的膠原蛋白纖維和纖維

Maruo教授指出：“通過將流體驅動技術與3D打印集成，我們能夠在組織支架中實現精細且多向的膠原定向結構，這對未來功能性組織的制造具有重大意義。”

未來，該平臺有望拓展至體外組織模型的構建及組織移植應用，進一步推動再生醫(yī)學、個性化醫(yī)療和組織工程的發(fā)展。