《Biomaterials》：3D打印器官的「细胞脚手架」如何突破瓶颈？
先导小贴士
●ECM（细胞外基质）：细胞周围的蛋白质网络，相当于组织的「钢筋水泥」，决定器官形状和功能
●dECM：脱细胞后的ECM，保留胶原蛋白、生长因子等活性成分，但失去细胞和DNA
●GelMA：甲基丙烯酸明胶，一种可光固化的生物材料，常用于增强水凝胶强度
●FRESH技术：悬浮在明胶微粒中的3D打印法，可构建复杂中空结构
为什么需要「会思考」的生物墨水？
器官移植数据图
综述原文核心观点
全球每年约200万患者在移植等待名单中死亡，而实验室培养的「平面细胞片」无法模拟真实器官的三维信号传导。杨磊教授领导的南方医科大学团队在《Biomaterials》发表的《Strategies for improving the 3D printability of decellularized extracellular matrix bioink》（IF：12.4）指出：dECM生物墨水因保留组织特异性信号（如肝脏的血管生成因子、心肌的电传导蛋白），成为突破瓶颈的「种子选手」。
矛盾点
❗天然dECM太软（模量＜1kPa），而人体组织需要刚度：
●脑组织：0.1-1kPa
●肌肉：8-17kPa
●骨：15-25GPa
两大派系攻克「果冻变钢筋」难题
PCL框架增强的dECM打印结构
【物理派】给细胞造「脚手架」
硬核骨架法
●材料：医用级聚己内酯（PCL）
●原理：3D打印网格框架（孔隙率＞80%），填入dECM「细胞泥」
●战绩：
✅乳腺癌术后重建：PCL骨架+脂肪dECM，6周内新生血管密度提升300%
✅气管修复：PEVA支架诱导呼吸道上皮定向排列，纤毛摆动频率达12Hz
冰沙模具法（FRESH技术）
●操作：将dECM挤入4℃明胶微粒浴，37℃融化后获得毛细血管级孔道
●精度：可打印直径50μm的微管（接近人类毛细血管尺寸）
【化学派】分子级「锁匠」改造
光交联反应动态图
光固化魔法
●操作：在dECM中接入甲基丙烯酸基团,紫外线照射10秒固化
●数据说话：
脑dECM模量从0.5 kPa→15 kPa（接近真实脑组织）
心脏dECM交联后电导率提升8倍，搏动幅度达10%应变
订购：GelMA；HAMA；SFMA；ElaMA
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郑老师 13311813806
天然交联术
●酪氨酸酶系统：利用可见光激活酶促反应，避免紫外线损伤细胞
●实战案例：打印的肠绒毛高度达500μm，绒毛尖端上皮细胞增殖速度比平面培养快2.3倍
从实验室到临床：那些奇妙的应用
dECM 生物墨水的应用
癌症研究「照妖镜」
●胃癌模型：在硬化dECM（刚度8 kPa）中，癌细胞侵袭速度加快47%
●药物测试：3D乳腺癌模型预测紫杉醇疗效的准确率比传统方法高32%
【延伸阅读】赛箔科研进展速递:
《Cell Discovery》：生物3D打印+人工智能肿瘤研究新方法
修复人体的「纳米级针线」
●肌肉再生：猪骨骼肌dECM+电刺激，28天肌管融合率78%（对照组仅19%）
●阴道重建：脱细胞阴道基质+干细胞打印，6个月后上皮层厚度达450μm（接近天然组织）
已上市的「黑科技」
●AlloDerm®：人真皮dECM移植片，烧伤修复存活率91%
●GraftJacket®：肩袖修复中胶原纤维排列有序度比传统缝合高65%
赛箔の黑科技：黑色素皮肤模型
科学家坦白局：这些「关卡」还没通关
血管网困局
●200μm魔咒：打印结构超过此厚度，中心细胞因缺氧死亡
●曙光：韩国团队用dECM+内皮细胞打印出3层分支血管，但流速仅0.3 mL/min（不足真实血管1/10）
标准化难题
●肺dECM翻车事件：某批次检测出内毒素35 EU/mL（超FDA标准7倍）
●解决方案：超临界CO₂+过乙酸联合处理，内毒素降至2 EU/mL
结论
dECM生物墨水通过物理支撑-化学交联协同策略，将打印精度推进至亚百微米级，并在肿瘤模型、组织修复等领域取得临床级验证。未来需突破血管网络构建和标准化生产瓶颈，结合单细胞测序技术实现个体化ECM定制。
未来已至
联系赛箔，定制dECM
顾博士 15801879015
「如果3D打印器官进入临床，您认为最需要优先解决的伦理问题是什么？」
文献原文：10.7150/THNO.81785
文献链接：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10196833/
关于赛箔生物
赛箔（上海）智能科技有限公司是一家专注于研发生物制造技术和组织工程产品的高新技术企业，成立于2021年2月。自主研发多种已经获得国家发明专利授权的生物3D打印技术和装备、生物材料、体外细胞和组织培养技术、组织处理和培养装置。基于核心技术开发多种器官组织模型和相应的检测评价服务，为基础研究、新药研发、精准医疗、再生医学等领域提供生物3D打印全产业链解决方案，实现了从设备到产品到服务的全面覆盖。
在肿瘤相关领域，赛箔与合作者共同研发基于生物3D打印技术构建的肿瘤微组织（PDT），涵盖十余个癌种，包括高发肿瘤、难治肿瘤、妇科肿瘤和儿童肿瘤，培养成功率超过了90%。通过近千例样本研究，证实PDT与患者组织具有高度一致的分子特征和药物敏感性，1-2周即可获得准确的药敏检测结果，为治疗赢取宝贵时间，并且可为新药研发企业提供药效评价、入组标准建立、适应症筛选等服务。在再生相关领域，赛箔已建立多种3D组织工程皮肤，包括表皮模型、全层皮肤模型、黑素皮肤模型等，并相应开发多种体外功效测试方法。
