组织器官的生物制造与成形制造是现代再生医学的“核心基石”，从活细胞的三维精准构建到个性化疾病模型的打造，正深刻重塑着未来临床诊疗与新药研发的边界。
2026年9月2日下午，在“植入介入医疗器械前沿设计与转化论坛”上，清华大学机械工程系教授、组织器官生物制造与修复再生北京市重点实验室研究员熊卓先生发表了题为《类器官3D打印技术的探索与创新》的演讲。
组织器官生物制造与类器官构建作为前沿交叉领域，目前正面临着传统生物墨水力学性能与细胞活性难兼顾、复杂分级血管网络构建困难以及肿瘤个性化替身药筛转化周期长等行业痛点。
熊卓教授的核心论点是：必须通过“超弹性抗疲劳生物墨水”与“颗粒凝胶3D打印”的技术创新，突破高密度细胞结构与分级血管网络的成形瓶颈；以类器官作为模块化功能单元，全面赋能骨与心脏损伤的植入修复、肺癌等恶性肿瘤的个体化“替身试药”，以及近地轨道太空医疗的前沿探索。
1. 生物制造技术路径与类器官的定义价值
医疗器械修复心脏等器官主要有金属聚合物替代、基因编辑猪器官及生物3D打印等路线。
类器官是指由人干细胞或前体细胞在体外通过自组织培养获得特定器官结构的组织。其核心价值体现在基础研究模型、替代动物模型的创新药物研发、面向患者的个体化“替身试药”以及未来的组织器官损伤修复再生。
2. 生物墨水创新与颗粒凝胶微结构的突破
生物墨水的研发是体外打印的关键。团队创新研发了颗粒凝胶双向生物墨水，不仅在成分上融合了明胶、海藻酸钠与纤维蛋白原，更具备了类似人体生物组织的“超弹性和抗疲劳”独特力学性能。
该墨水能高密度包裹干细胞球体，并通过牺牲墨水热敏溶出等工艺，在打印出高密度细胞结构的同时，形成支持血运和营养供给的分级血管网络。
3. 临床再生转化与肿瘤个性化药筛及太空医疗探索
在再生医学临床应用上，团队利用干细胞和类器官成功实现了老鼠颅骨缺损快速血管化，并将牙周膜干细胞类器官应用于牙槽骨填充及下半年的唇腭裂上颚骨缺损IIT临床试验。
在肿瘤精准医疗上，团队开发了肺癌类组装体模型，通过穿刺样本批量构建替身模型进行高通量药筛，多中心临床对比显示出高度的用药一致性。
此外，团队还通过商业航天将3D打印与药筛系统发射至近地轨道开展太空微重力实验，为未来太空医疗与新药靶点发现开拓了新方向。