横滨国立大学新型3D打印技术，可精准构建多向胶原组织结构

2025年5月16日，南极熊获悉，日本横滨国立大学研究团队成功开发出一种新的组织工程技术，该技术结合了流体动力学和3D打印技术，能够制造出具有复杂多方向排列结构的组织模型。

构建多向胶原组织结构

胶原蛋白是人体中最丰富的结构蛋白，它的微观排列方式对组织的结构完整性、稳定性及机械性能起着关键作用。然而，精确重建这种复杂的微结构一直是生物制造领域面临的技术瓶颈。虽然目前已有几种模拟胶原蛋白结构的方法，但它们都无法达到所需的精确度，也未兼顾成本效益或安全性。

△相关研究已发表在生物材料科学与工程期刊上，题目为“利用流体技术和3D打印技术制造具有引导细胞排列的多尺度、多向取向胶原蛋白水凝胶”（传送门）

在本项研究中，副教授Kazutoshi Iijima与教授Shoji Maruo领导的团队，创新性地提出了一种不依赖磁性颗粒或有机溶剂的方案，仅利用I型胶原蛋白溶液和细胞混合物，结合定制化3D打印母模和微尺度流体通道，通过引导流体流动方向来控制胶原束的排列，实现细胞与纤维在水平与垂直方向的精准定向。

△创建定向胶原蛋白模型的示意图

研究表明，胶原纤维的定向对细胞行为具有显著影响，是构建功能性组织不可或缺的关键因素。该系统不仅能够构建模拟皮肤真皮、颅骨等组织中所需的复杂微定向结构，还具备高度可控性与可扩展性，为个性化生物组织模型的构建提供了全新思路。

△使用扫描电子显微镜(SEM)观察和表征无细胞胶原蛋白水凝胶模型中的胶原蛋白纤维和纤维

Maruo教授指出：“通过将流体驱动技术与3D打印集成，我们能够在组织支架中实现精细且多向的胶原定向结构，这对未来功能性组织的制造具有重大意义。”

未来，该平台有望拓展至体外组织模型的构建及组织移植应用，进一步推动再生医学、个性化医疗和组织工程的发展。