清华大学教授研发出生物3D打印成果 有效拓展技术边界

辞官从教北京清大熊卓生物3D打印科研成果受关注。图为2021年熊卓在北京清大未央书院开学典礼发言。（澎湃新闻）

澎湃新闻8日报导，2020年辞去共青团北京市委书记一职，重回校园的北京清华大学机械工程系副教授熊卓，近日与副研究员张婷课题组研发了一种逐级悬浮3D打印（Sequential Printing in a Reversible Ink Template，简称SPIRIT）技术，能够实现具有复杂外部结构、和内部血管网络的组织器官快速构建，并成功打印了含可灌注血管网络的心室模型，有效拓展了常规挤出3D打印的技术边界，有望加速工程化组织器官在医学领域的转化应用。

清大新闻网报导，复杂组织／器官的体外功能化重建，是生物制造与再生医学领域长期以来的努力目标。现有的生物3D打印技术仍存在一定的局限性。以心脏构建为例，现有技术虽然可以打印构建复杂的心脏腔室结构，但难以重现对心脏功能具有重要作用的心血管系统及其他脉管系统（如心脏电传导系统和神经系统），使得打印的心脏模型徒具有外形，缺乏内在的「灵魂（SPIRIT）」，无法发挥真正的心脏功能。因此，亟需开发一种新型生物3D打印工艺，以实现复杂器官的外部几何结构（对应心脏「腔室结构」）和内部精细特征（对应心脏「脉管系统」）的耦合构建。

消息称，该研究开发的SPIRIT技术正是为了解决该挑战，通过在打印复杂器官结构的同时耦合构建血管网络，主要包括：第一级打印，在悬浮介质中打印生物墨水，获得组织和器官的复杂外部结构；第二级打印，将牺牲墨水打印到初次打印但未交联的结构中，获得自由形态的血管网络；原位交联使打印结构定型，同时通过去除悬浮介质和牺牲墨水获得含自由血管网络的复杂器官。

辞官从教北京清大熊卓生物3D打印科研成果受关注。图为通过SPIRIT技术打印构建含分级血管网络的心室模型。（澎湃新闻）

近日，该研究成果以〈通过拓展悬浮生物3D打印能力构建含自由血管网络的复杂器官〉（Expanding Embedded 3D Bioprinting Capability for Engineering Complex Organs with Freeform Vascular Networks）为题被材料领域知名期刊《先进材料》（Advanced Materials）正式录用并在线发表。

熊卓2001年于清华大学机械工程系参加工作，2005年晋升副教授，2010年晋升教授，2010年起历任北京市西城区金融街街道工委副书记、办事处主任、工委书记，共青团北京市委副书记，共青团北京市委书记等职，2020年起任清华大学机械工程系长聘副教授，特别研究员。

清华大学机械工程系数据显示，熊卓长期从事生物3D打印等领域的研究工作，现任北京机械工程学会副理事长，北京市生物制造及快速成形重点实验室副主任。曾担任中国机械工程学会理事、中国宇航学会航天医学工程与空间生物学专业委员会委员等学术兼职，负责筹建中国机械工程学会生物制造分会并担任首届常务委员／总干事。

他从1999年开始从事组织工程支架的3D打印研究，发明了生物材料低温沉积制造工艺并获得发明专利（ZL001249851），是国际上最早开展细胞3D打印的研究者之一。近年来在Advanced Functional Materials、Biomaterials、Small和Biofabrication等期刊发表多篇论文，论文被引用3100余次，H因子32（Scopus）。获得发明专利授权27项，多项专利成果已转化。