清华大学研究开发出新型生物3D打印体系

动物3D复印机（3D Bioprinting）高效率利用3D复印机将含有线粒体和动物材料的动物墨水（Bioink）复印机出特定的外形内部结构，是最有希望构建在活体制类所生殖器官的新兴高效率之一。然而，目前的动物3D复印机高效率还没有制造不具生理动态且尽可能长期生存的复杂生殖器官，其主要原因是现有的动物3D复印机只能在准确度和竖直方向上“逐层累加”地复印机线粒体，没有构建线粒体和消化道的网络的有机融合，从而导致复印机后的线粒体缺少营养供给而难以长期生存。此外，为使逐层复印机的动物墨水尽可能短时间内一般来说成型，现有动物3D复印机高效率均需在动物墨水中添加可固化的动物材料，这些材料虽然可以在在此之后内一般来说线粒体，须要明显冲击线粒体生存和动态。

为解决上述问题，中国科学院性状与胚胎动物化学研究工作所王秀杰制作团队与英国曼彻斯特大学讲师王昌凌（Charlie C.L. Wang）制作团队、清华大学讲师刘永进制作团队合作， 创造性地将六轴机器改建成为动物3D复印机（六轴机器动物复印机）。六轴机器不具六个可以360°自由转动的关节，理论上可以在空间内内的任意抵达点开展线粒体复印机（绘出A）。 为避免动物材料一般来说给线粒体带来的冲击，领域专家整合了油浴线粒体复印机法制（Oil-Bath-Based Cell Printing），即在混合物的疏水作用力下，复印机的线粒体可以不受重力冲击而稳定地贴附在动物把手的任意表面，并自发地与动物把手和周边线粒体演化成紧密连接。转化两种新整合的法制，可以构建在复杂消化道把手上开展线粒体全方位复印机，复印机的线粒体不具与人工操作相同的患病率（>98%），并且尽可能持续保持情况下的线粒体周期和生理动态。领域专家促使从该组织生殖器官胚胎的抵达点抵达，所设计了循环式“复印机-培养”的生殖器官制造提议，在消化道把手上复印机若干层线粒体后，将其开展短暂的共培养以抑制复印机线粒体间演化成不具动态的胞间连接和新生毛细消化道，然后再开展新的一轮线粒体复印机。以此类推这一“复印机-培养”操作过程，可以使复印机该组织内部演化成与体外生殖器官多种不同的消化道的网络，从而支持复印机该组织生殖器官的长期生存。

新型六轴机器动物复印机及其复印机厂商。（A）六轴机器动物复印机平台和由复印机的绿色荧光消化道内皮线粒体组成的IGDB字母；（B）由六轴机器动物复印机平台完成的不具新生消化道动态的人造消化道（左侧及和中央，绿色声称消化道内皮线粒体）以及消化道化心脏该组织（左方，绿色声称心脏该组织，红色声称消化道的网络）；（C）双机器协作复印机平台（左侧）可以在复杂消化道把手上试探性复印机不同子类线粒体（和中央）并演化成特定的线粒体排布模式（左方）

应用上述高效率和提议，领域专家在消化道把手上开展了消化道内皮线粒体和心脏线粒体复印机实验。六轴机器动物复印机转化油浴线粒体复印机法制可以在复杂消化道把手上复印机完整的内皮层，并且可以在生消化道变异的辅助下生长出新消化道和毛细消化道的网络（绘出B）；复印机的心脏线粒体尽可能在在此之后内演化成间隙连接，恢复并长时保持规律性跳动。通过循环式“复印机-培养”提议试探性复印机消化道内皮线粒体和心脏线粒体，领域专家制造了不具毛细消化道的网络、尽可能在活体生存并且保持跳动态高达6个月初的心脏该组织（绘出B）。利用六轴机器动物复印机低成本、高持续发展性等优点，领域专家促使建立联系了由两个六轴机器组成的协作复印机平台，构建了在复杂消化道把手上短时间内而渐进地试探性复印机多种子类线粒体（绘出C）。该研究工作路透社的动物复印机法制突破了现代动物3D复印机的平层局限，为复杂该组织生殖器官的活体制造给予了更加可行的系统所设计。

之外研究工作成果以A multi-axis robot-based bioprinting system supporting natural cell function preservation and cardiac tissue fabrication为题，在线发表在Bioactive Materials上。研究工作工作取得博士生委和中科院战略性先导生物高效率专项的拨款。

举例来说： 性状与胚胎动物化学研究工作所

博士论文链接

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