导读：实验室培育的微型器官可以自组织成复杂的形状。但它们每次的组织方式都不尽相同，这使得利用这些所谓的“类器官”研究疾病变得困难。
2026年3月16日，加州大学旧金山分校的科学家们开发出一种新型生物复合材料，能够将干细胞3D打印成培养皿中精确的形状。这项成果解决了实验室培育器官研究中长期存在的重复性难题。
△生物打印的肠道类器官管，带有DNA染色剂（蓝色）。图片由Gartner实验室提供。
相关研究以题为“Stress-relaxing granularbioprinting materials
enable complex and uniform organoid self-organization”的论文发表在《Nature
Materials》期刊上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-026-02519-4
类器官是能够在实验室中培育的微型器官，能够自组织成复杂的结构，是研究疾病的宝贵工具。然而，它们发育的不可预测性使得实验的可重复性变得困难。加州大学旧金山分校的研究团队希望通过将藻酸盐微粒（一种源自藻类的复杂碳水化合物）混合到基质胶（Matrigel，一种用于培养类器官的标准凝胶培养基）中来解决这个问题。由此产生的复合材料更接近于组织自然发育所需的柔软支撑环境，并允许在干细胞成熟之前将其打印成特定形状。
这种新材料的关键特性是应力松弛特性——当发育中的组织对周围环境施加力时，它能够逐渐屈服。
加州大学旧金山分校药物化学教授、研究论文的资深作者泽夫·加特纳博士表示：“最终发现，最重要的因素是材料随时间推移的松弛方式——我们称之为应力松弛。它需要以与组织自我重塑相同的速度发生松弛。”
科学家们一直设想利用打印机将干细胞排列成球状或管状——类似于3D打印，但用于活体组织。这项技术已经用于制造用于重建手术的皮肤和胶原蛋白薄片。但它在基质胶（Matrigel）中却行不通。单独的标准Matrigel材料并不适用于生物打印。论文第一作者、Gartner实验室的博士后研究员Austin
Graham博士说道：“液态Matrigel流动性太强，无法进行打印；而且一旦凝固，回弹力又太大。我们想要一种材料，既能让我们把细胞精确地放置在想要的位置，又能让它们生长并自我组织。”
海藻酸盐-Matrigel混合物呈现出类似湿沙的稠度，能够将打印的细胞团簇固定在位，并随着细胞生长而逐渐松动。研究团队在多种组织类型中验证了该方法，包括小鼠肠道和唾液腺细胞、人血管细胞以及人干细胞衍生的脑细胞。以线性排列方式打印的肠道细胞形成了类似人类肠道结构的输液管道。加特纳说：“我们不是像搭乐高积木一样搭建组织。我们只是把细胞放置在它们需要的位置，然后让它们的发育程序来组装组织。我们的目标是达到器官开始自我构建的阶段。”
研究人员表示，这种方法最终可能有助于制造替代人体组织，包括用于心脏病发作后的心脏修复。
来源：南极熊
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