2026年5月4日，牛津大学研究团队历时五年（2020—2025年），利用定制液滴喷射3D打印技术结合微流控系统，成功将人类干细胞构建为具有层状结构的大脑皮层类组织。
该项目于2020年启动，旨在探索增材制造技术未来如何帮助治疗脑损伤和脑疾病。如今项目已结束，项目成果体现为一系列研究进展，而非单一的临床突破或产品。团队尚未完成修复大脑，但正在学习如何制造出更接近真实脑组织的模型。这一成果标志着生物打印从“打印细胞”迈向“组织化功能结构”的关键转变，目前主要用于药物测试与疾病机制研究，距离脑组织修复仍需突破血管化等核心难题。
为何结构是核心难题
实验室培养脑细胞的技术已存在多年，早期3D打印尝试也能将细胞植入凝胶材料中，但结果往往是随机团块，与真实脑组织相去甚远。人脑皮层神经元呈严格的层状排列，不同类型细胞和连接以精确方式堆叠，这是大脑处理信息的基础。牛津团队尝试重建这种结构。研究人员利用人类干细胞分化出多种脑细胞，再通过3D打印与微流控系统，将它们排列为类似大脑皮层的层叠结构。
定制液滴喷射系统：比商用生物打印机更精准
研究团队没有采用商用生物打印机，而是自主研发了一套定制液滴喷射系统。该系统能够喷射含细胞的微小液滴，结合微流控技术精确控制细胞落点与层间分布。最终产物不再是随机细胞团块，而是结构清晰的多层组织，细胞定位精度优于传统支架或类器官模型。更重要的是，打印后的细胞保持活性并开始相互作用——部分细胞延伸出连接，另一些在不同层间迁移。这些正是研究人员期望在真实组织中观察到的早期信号。目前所有实验均在体外实验室条件下进行，目前还未开展动物或人体试验。
细胞保持活性并开始相互作用
目前，这类研究最直接的用途是科学研究，因为更逼真的类脑组织模型可以帮助科学家研究大脑发育、疾病进展以及不同药物对人体细胞的影响。这至关重要，因为大脑是人体最难直接研究的部位之一。因此，拥有更接近真实情况的实验室培养模型可以加速神经退行性疾病、创伤和发育障碍等领域的研究。生物打印领域目前主要应用于此，打印组织越来越多地用于药物研发和测试，尽管更复杂的器官模型仍然难以实现。 领导这项研究的神经科学家Zoltan Molnar和Francis Szele，与牛津大学分子生物工程领域学者Hagan Bayley教授和牛津马丁研究员Linna Zhou合作完成了这一工作。△2023年发布的相关研究“将3D打印的大脑皮层组织整合到离体损伤脑切片中”（传送门）
点评
这项研究的长远目标听起来很宏大：用3D打印的脑组织修复中风或损伤造成的大脑损害。但要实现这一愿景，还有很长的路要走。血管化、长期功能维持、与人体安全整合——这些核心难题目前尚未解决。换句话说，这还不是真正的脑修复，至少现阶段还不是。不过，这并不意味着这项研究没有价值。恰恰相反，它标志着生物打印正在迈入一个更高级的阶段：从“能不能打印出细胞”，转向“能不能让打印出的细胞像活体组织一样有序运作”。牛津团队用五年时间证明，后者是可以做到的。至于从“有序运作”到“真正修复”，那是下一个五年、十年甚至更长时间的事了。
来源：南极熊
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