Tessella Biosciences 开发新型生物墨水，可3D打印逼真的肺组织

2025年7月15日，南极熊获悉，加拿大麦克马斯特大学的衍生公司TessellaBiosciences开发了一种新型生物墨水，使科学家能够 3D 打印出能够像真实肺一样扩张和收缩的软肺组织。

这种材料旨在在体温下保持稳定，为研究呼吸系统疾病和测试潜在治疗方法提供更精确的体外模型。与许多现有的生物墨水不同，它们需要低温条件，而且打印后经常变形，而 Tessella 的配方可以在不到一小时内生成柔韧、可拉伸的结构，并在生理温度下保持形状。

麦克马斯特大学的衍生公司由医学副教授 Jeremy Hirota、化学和化学生物学系教授 Jose Moran-Mirabal 以及 Vanier 学者兼博士生 David Gonzalez Martinez 于 2024 年创立。

Hirota说：“肺会呼吸。我们每次呼吸，肺都会张开又闭合。不需要科学家就能明白，这种硬塑料不是肺。”

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生物打印肺组织模型

尽管生物医学研究取得了重大进展，但许多实验室仍然依赖于僵硬的塑料培养系统，而这些系统无法反映肺部在呼吸过程中的行为。这种脱节成为了 Tessella 的起点，当时 Hirota 开始着手寻找一种更切合实际的方法来研究慢性阻塞性肺病 (COPD) 和肺纤维化等疾病。

为了解决这一问题，研究小组开发了一种可以拉伸、压缩并保持形状的材料，为研究人员提供了一个更真实的环境来观察细胞的行为和对治疗的反应。

这种生物墨水的设计初衷是与标准实验室设备兼容。据莫兰-米拉巴尔介绍，它不需要专门的生物打印机，因此更广泛的研究团队无需进行大规模的基础设施升级即可使用它。

此外，项目还获得了麦克马斯特大学的早期支持。莫兰-米拉巴尔获得了教授创业奖学金，由理学院、教务长办公室和麦克马斯特创业学院共同提供，总额达12.5万美元。

核心平台搭建完成后，团队正在探索更广泛的应用，包括可打印的皮肤移植和用于局部修复的组织贴片。虽然完整的器官生物打印仍是一个长期目标，但 Tessella 目前专注于再生医学和疾病建模的短期应用。

△一名研究生（左）正在观看 Tessella Biosciences 联合创始人 David GonzalezMartinez（中）和 Jose Moran-Mirabal（右）使用他们的新型生物墨水进行实验。这种生物墨水可在体温下打印灵活、稳定的 3D 结构。图片来自麦克马斯特大学的 Georgia Kirkos。

迈向更具响应性的肺模型

这家从麦克马斯特大学分拆出来的公司并非唯一一家推动现实肺组织模型研发的公司。去年，生物技术研究公司Frontier Bio报告称，他们通过结合生物打印技术与干细胞的自组织特性，在实验室培养肺组织方面取得了进展。该公司利用肺细胞和生物材料的混合物，引导干细胞形成细支气管、肺泡囊和纤毛，这些都是肺部的关键结构。

这种工程组织能够产生黏液和表面活性剂，复制关键的肺功能。这项技术旨在取代不可靠的动物模型，或可改善慢性阻塞性肺病 (COPD) 和新冠肺炎 (COVID-19) 等疾病的药物检测。此外，这项技术还具有长期潜力，可用于肺移植，并将类似方法应用于其他器官。

同年，诺丁汉特伦特大学(NTU) 的研究人员创造了逼真的 3D 打印心脏和肺模型，模拟出血、跳动和呼吸等功能，以支持移植手术训练。

这些模型基于真实人体器官的3D扫描，可复制真实组织的触感和运动，为医疗专业人员提供安全的操作练习和技能提升的途径。在弗里曼心肺移植协会的资助下，这些模型已在英国军方和民用医院投入使用。可重复使用性和低成本为医疗机构提供了一种便捷的培训解决方案。