生物3D打印技术研究背景与意义

摘要：生物3D打印技术（Bioprinting）是一项融合生物学、材料科学、工程学和计算机技术的前沿交叉学科。它利用3D打印的精密制造能力，通过逐层沉积生物材料、细胞甚至活组织，构建具有功能性结构的组织或器官。近年来，随着再生医学、个性化医疗和药物筛选需求的增长，生

生物3D打印技术（Bioprinting）是一项融合生物学、材料科学、工程学和计算机技术的前沿交叉学科。它利用3D打印的精密制造能力，通过逐层沉积生物材料、细胞甚至活组织，构建具有功能性结构的组织或器官。近年来，随着再生医学、个性化医疗和药物筛选需求的增长，生物3D打印技术正成为生物医学工程领域的研究热点。

传统的组织工程主要依赖细胞培养和支架材料的构建，但这些方法存在结构复杂度低、细胞存活率低、组织功能化程度有限等问题。为了解决这些挑战，开始借助3D打印技术，将生物材料（Bioink）与活细胞结合，精准构建三维生物结构，使人工组织在结构和功能上更接近天然组织。

近年来，生物3D打印技术的研究取得了长足进展，主要得益于以下几个方面的发展：

1）高精度3D打印技术的突破

现代生物3D打印采用喷墨式、挤出式、光固化等不同技术，使细胞和生物材料能够高精度地沉积到目标位置，实现复杂组织结构的打印。摩方精密nanoArch® S140 BIO（10微米光学精度）是一款微纳生物3D打印系统（光固化DLP技术），支持生物墨水/载细胞生物墨水打印。为再生医学与组织工程、药物开发与筛选、科研工具与基础研究等领域提供可定制化的技术支持，助力再生医学实现从“替代修复”到“功能再生”的跨越式发展。

2）生物材料（生物墨水）的进步

研究人员开发了多种生物墨水，包括水凝胶、细胞外基质（ECM）、复合生物材料等，使打印的组织既能保持细胞活性，又能支持组织生长和功能化。摩方精密与素灵科技合作成功研发出高精度生物墨水——甲基丙烯酰化明胶（GelMA）。该材料兼具生物相容性、可降解性、组织相似性、力学调控性及细胞亲和性等多重特性，其最小打印精度突破≤5微米，且经载活细胞打印培养测试，展现出优异的细胞增殖效果。