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,日本橫濱國立大學研究團隊成功開發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。

在本項研究中,副教授Kazutoshi Iijima與教授Shoji Maruo領導的團隊,創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。

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。

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,進一步推動再生醫學、個性化醫療和組織工程的發展。
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