近日，加州大学旧金山分校（UCSF）的科学家们研发出一种新型生物材料，能够将干细胞通过3D打印精确排布在培养皿中。这一突破解决了实验室培养器官研究中长期存在的可重复性难题。

类器官是在实验室中培养的微型器官，能够自组织成复杂结构，是研究疾病的重要工具。然而，其发育过程的不可预测性使得实验难以重复。UCSF团队的目标是通过将藻酸盐（一种从海藻中提取的复杂碳水化合物）微粒混合到标准类器官培养基质Matrigel中来解决这一问题。由此产生的复合材料表现得像组织自然发育所需的柔软、具有支撑性的环境，并允许干细胞在成熟开始前被打印成特定形状。

这种新材料的关键特性在于其应力松弛特性——即随着发育中的组织对其周围环境施加力时，材料逐渐发生形变的能力。

该研究论文的资深作者、UCSF药物化学教授泽夫·加特纳（Zev Gartner）博士表示："事实证明，最关键的是材料如何随时间松弛——我们称之为应力松弛。它需要以与组织自身重塑相同的速度发生形变。"论文第一作者、加特纳实验室的博士后研究员奥斯汀·格雷厄姆（Austin Graham）博士补充道："液态的Matrigel太稀薄，无法在其中打印；而一旦它凝固，又会产生过大的反推阻力。我们想要一种材料，既能让我们将细胞精确放置在所需位置，又能让它们生长和自组织。"

这种藻酸盐-Matrigel混合物呈现出湿沙般的稠度，能够将打印出的细胞簇固定在位，同时随着生长进程而逐渐松动。该团队在多种组织类型上验证了这一方法，包括小鼠肠道和唾液腺细胞、人体血管细胞以及人类干细胞衍生的脑细胞。以线性结构打印的肠道细胞最终形成了类似人体肠道结构的液体输送管。

加特纳总结道："我们不是在像搭乐高积木那样构建组织。我们将细胞置于它们需要的位置，然后让它们的发育程序来组装组织。目标是达到器官开始自我构建的阶段。"研究人员表示，这种方法最终可能支持制造可替代的人体组织，包括用于心脏病发作后的心脏修复。