日本研究人員為人工組織和器官研發提供新技術路徑

科技日報北京7月30日電 （記者張佳欣）據最新一期《先進材料》雜志報道，日本大阪大學研究人員開發出一種新型光制造技術。他們利用紫外光精准調控水凝膠成型，構建出小動脈尺度血管結構，為人工組織和器官研發提供了新的技術路徑。

人工組織要真正發揮功能，不僅需要構建組織本身，還必須建立能夠輸送氧氣和營養物質的血管網絡。其中，連接毛細血管和較大動脈的小動脈，是構建人工血管網絡的重要環節，也是當前組織工程領域長期面臨的技術難題。

此次，研究團隊提出的新方法利用了油相與水凝膠界面形成的彎月面效應。他們利用紫外光照射這一彎曲界面，使水凝膠在通道壁特定位置發生固化，形成環狀結構。隨后，通過在不同位置重復這一過程，多個環狀結構逐漸連接，最終形成連續的中空管狀水凝膠。

實驗顯示，利用這一方法制造的水凝膠管道，在尺寸和形態上均接近天然小動脈。同時，該技術能精准調節管腔大小，並可構建彎曲、分叉等復雜結構，更符合真實血管網絡的形態特征。

傳統人工制造管狀結構時，往往需要逐層加工，不僅步驟繁瑣，還可能導致表面粗糙和材料浪費。而新方法可在同一結構中結合多種材料，減少材料切換過程，提高制造效率。此外，研究團隊還利用柔軟且具有生物相關性的水凝膠材料，實現了穩定管狀結構的制造，改善了以往軟質水凝膠容易失穩的問題。

進一步結合圖像處理技術和同步紫外光照射系統，該制造過程還有望實現自動化，並獲得更加光滑均勻的結構表面。

研究團隊表示，將這一水凝膠制造系統與精確的微流控技術結合，有望更便捷地生產用於模擬人體血管系統的模型，這是推動人工組織和人工器官研究進展的重要一步。

目前距離制造能完全替代人體器官的功能型人工器官仍有較長的路要走，但此次研究為構建人工血管網絡提供了新的技術路徑。未來，該技術除了可服務於人工器官研發，還可能應用於藥物篩選、疾病機制研究、食品技術、軟體機器人，以及生物混合系統等領域。

【總編輯圈點】

這一新方法，沒有用常見的搭積木式的層層堆疊，而是利用彎月面這個物理現象，讓紫外光像針一樣在液體界面上精准縫合出水凝膠血管。這相當於把“建筑工地”從平面搬到了曲面。盡管實驗室裡能造出小動脈，但真正在體內工作還有一段時間，血液流動的剪切力、細胞的長期存活、免疫排斥反應，都是比成型更難攻克的關卡。接下來，研究者需要盡快驗証這種水凝膠在動態血流環境下的耐久性，並解決與活體組織的融合問題，讓精巧的工藝真正付諸實際應用。