近日，郑大干细胞库首席医学家、郑州大学 附属医院首席科学家韩新巍教授团队，在国际

期刊《Medicinal Research Reviews》发表题为“3D Bioprinting for Engineering

Organoids and Organ‐on‐a‐Chip: Developments and Applications”的综述文章。郑州

大学 附属医院介入科研究生巴瑀皓、张玉元、左安宁、刘姝彤等为共同作者，韩新巍教授

担任通讯作者。

在医学和生物工程领域，精准复制人体结构和生物功能的3D模型需求持续增长。3D生物打印

作为前沿技术，可通过含细胞、生长因子和生物材料的生物墨水，构建具备仿生功能的复杂组

织，在疾病建模、药物发现、精准医学等场景中，展现出传统动物模型难以比拟的优势。不过，

该技术商业化进程中，仍面临生物伦理与法律争议、新型生物材料创新不足等挑战。韩新巍教

授团队的研究，系统阐述了3D生物打印构建类器官与器官芯片功能组织模型的核心技术及优势，

为破解这些难题提供了新思路。

核心技术与研究成果

梳理四大3D生物打印技术：文章详细介绍喷墨生物打印、挤压生物打印、激光辅助生物打印、

立体光刻生物打印四种技术，结合关键要点、优劣势及参考文献，清晰呈现各技术的原理与发

展脉络（见图 1.3D生物打印技术的主要类型示意图）。

构建3D生物打印肿瘤微环境：团队通过打印结直肠癌细胞、癌症相关成纤维细胞及肿瘤内皮细

胞，成功构建并表征3D肿瘤微环境。该环境为基质细胞、癌细胞、免疫细胞与细胞外基质蛋白

的动态相互作用提供框架，这些作用在成纤维细胞活化、细胞外基质调节、免疫抑制、血管生

成等过程中至关重要，且肿瘤细胞在特定条件下诱导正常细胞转化为癌细胞（见图2.3D生物打

印肿瘤微环境的构建与表征示意图）。

优化药物毒性筛选模型：针对传统动物药物毒性筛选“动物反应无法完全代表人类”的局限，

团队将手术切除的肝细胞癌样本消化为细胞悬液，与海藻酸钠、明胶混合制成生物墨水，利用

3D细胞打印机生成患者来源的3D生物打印肝细胞癌模型。该模型能更精准预测药物毒性，同时

减少临床试验所需动物数量（见图3.3D生物打印模型在药物毒性筛选中的应用流程图）。

技术价值与未来方向

3D生物打印技术可重新配置细胞、生长因子与生物材料，构建3D生物打印类器官、器官芯片、

诱导多能干细胞衍生类器官等模型。这些模型支持高通量开发，能桥接临床前研究与临床结果，

在药物发现、筛选及个性化医学中发挥关键作用，助力优化精准医学策略。相较于传统二维细胞

培养，该技术突破了环境模拟局限，具备高重复性优势：可精准沉积细胞与生物材料，还肿瘤微

环境复杂性；支持自体组织与器官的按需生物制造；能提升组织工程和生物制造产量，还可生成

药物输送载体、模拟癌症药物敏感性以辅助治疗方案选择，同时减少动物实验需求。目前，3D生

物打印技术虽在生物医学领域取得显著成果，但要实现更广泛应用，仍需解决生物伦理争议、新

型生物材料生产、知情同意与保密原则维护及商业化推进等问题。韩新巍教授表示，团队将继续

深化研究、探索创新，为推动该技术的临床转化与应用贡献更多力量。

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