科学家突破3D打印器官关键技术：快速生成血管网络
发布时间：
2025-06-27
近日，美国斯坦福大学Alison Marsden团队在《科学》杂志发表一项重大突破，成功开发出一种能够快速设计3D打印器官血管网络的计算模型。这一技术有望大幅缩短人工器官的制造时间，为器官移植短缺问题提供新的解决方案。
突破性技术：分钟级血管网络设计
目前，3D打印器官面临的最大挑战之一是如何构建功能完善的血管网络。传统方法需要数天甚至数周才能完成血管设计，而Marsden团队开发的计算模型基于血管分支的数学规律，可在几分钟内为任意器官生成优化的血管网络。研究人员以肾细胞3D打印的1厘米宽环形结构为实验对象，仅用几分钟就设计出由25条血管组成的网络。随后，他们采用冷明胶颗粒打印技术，在37℃下熔化明胶，形成1毫米宽的空心血管通道。实验显示，该血管网络能显著提升细胞存活率——一周后，植入血管的肾细胞环活细胞数量增加约400倍，而未植入血管的对照组细胞存活率极低。
临床前景：5年内或开展动物实验
尽管这项技术仍处于早期阶段，但研究团队对其未来应用充满信心。Marsden表示：“我们能让靠近血管的细胞存活，但更远端的细胞仍会因缺乏营养而死亡。下一步，我们将优化更细小、分支更多的血管打印技术。”法国巴黎-萨克雷大学的Hugues Talbot评价称：“这种方法可能让科学家在数小时内完成全尺寸器官的血管网络设计，而非数天或数周。”研究团队计划未来开发适用于大型器官的血管打印方法，并希望在5年内开展猪等大型动物的移植实验。
意义重大：推动人工器官商业化
全球每年有大量患者因器官衰竭等待移植，但供体严重不足。3D打印器官若能实现血管网络的快速构建，将极大加速人工器官的研发进程，有望在未来缓解器官短缺问题。这一突破标志着3D生物打印技术向临床应用迈出关键一步。研究团队表示，他们的长期目标是建立标准化的人工器官生产流程，最终实现更高效的器官替代方案。随着干细胞技术和生物打印技术的持续进步，个性化定制器官或将在未来成为现实，彻底改变人类器官移植的医疗模式。
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