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生物3D打印技術被認為是實現復雜人體組織和器官構建的最有前景的技術方案之一。近年來提出的浸入式墨水書寫（EIW）技術作為生物3D打印的關鍵技術分支而備受矚目。然而，由于當前屈服應力流體的流動性較差，EIW方法僅能打印功能特征尺寸在百微米到十毫米之間的組織/器官結構。

近日，大連理工大學機械工程學院趙丹陽教授課題組和美國內華達大學雷諾分校機械工程系Yifei Jin課題組等團隊合作，針對多尺度復雜組織/器官體外精準制造這一長期困擾生物打印領域的難題，提出了多尺度浸入式打印策略（Multiscale Embedded Printing，MSEP），實現了多尺度人體組織和器官的體外制造，從而有效驗證了MSEP技術在構建復雜人體組織和器官方面的巨大潛力。該研究成果以“工程人體組織和器官等效物的多尺度浸入式打印”（Multiscale embedded printing of engineered human tissue and organ equivalents）為題發表于美國國家科學院官方學術期刊《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences ，PNAS）。

MSEP技術采用刺激響應型屈服應力流體作為支撐浴，該支撐浴由溫敏性水凝膠Pluronic F127和屈服應力添加劑納米粘土組成，同時具有溫敏性和屈服應力特性，可在打印過程中快速添加并在室溫下提供穩定支撐。基于MSEP技術，本研究提出了一種動態層高控制策略，實現了具有微米級表面粗糙度的工程角膜結構的3D打印。同時，利用MSEP技術制造了具有毫米級特征尺寸的異質人類眼球和主動脈瓣模型，以及具有分米級尺度的全尺寸人體心臟模型。該研究成果為多尺度人體組織和器官的精準制造提供了新的方法和可能性，為未來的組織工程研究和人造器官移植奠定了重要的技術基礎。

大連理工大學機械工程學院博士生張誠與內華達大學雷諾分校機械工程系博士生Weijian Hua為該論文的共同第一作者，趙丹陽教授與Yifei Jin教授、內布拉斯加大學醫學中心Bin Duan教授、愛荷華州立大學工業與制造系統工程系Yiliang Liao教授、中國醫科大學柴廣睿教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目資助。

《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences ，PNAS）是美國國家科學院的院刊，創刊于1915年，亦是公認的世界四大頂刊(Cell，Nature，Science，PNAS)之一，具有很高的國際學術聲譽和影響力。