摘要：在11月11日至14日的Medica2024贸易博览会上，德国弗劳恩霍夫微电子工程和微系统研究所（FraunhoferIMM）的研究人员展示了他们的最新成果，利用其在微流控和单细胞技术方面的专业知识打印器官结构，正在在医疗行业拉开了细胞打印产业化的序幕。

单细胞打印与组装技术突破，细胞培养行业前景广阔

李星

在11月11日至14日的Medica2024贸易博览会上，德国弗劳恩霍夫微电子工程和微系统研究所（FraunhoferIMM）的研究人员展示了他们的最新成果，利用其在微流控和单细胞技术方面的专业知识打印器官结构，正在在医疗行业拉开了细胞打印产业化的序幕。

FraunhoferIMM感染和癌症诊断组组长ChristianFreese和他的同事使用微流体技术，成功地检测和分配液体活检中的循环肿瘤细胞(CTC)和其他生物标志物，检查筛选出不同的单个细胞后，通过专业的喷墨打印设备，把不同的活化细胞按组织疗列进行排列打印，形成真正的活体组织。

细胞陷阱阵列：由硅制成的细胞陷阱（左）。细胞陷阱中分离的细胞（右）（绿色）和流过的细胞（蛇形线）。（图片来源：FraunhoferIMM）

具体的操作方式为，在洁净室中的硅基晶圆上创建了特殊的微流体结构，制作真正的细胞陷阱，将微流体芯片上的人体细胞引入最小的通道。在微流体流动经过时，不同的细胞被困在不同的特殊结构中。原理是通过特定的几何形状确保每次仅拾取单个细胞，而其他细胞则继续流向下一个自由细胞陷阱。由于同一通道中许多陷阱一个接一个地排列，在需要时可以同时弹出不同位置的细胞，然后让下一个细胞重新占领细胞陷阱。

带喷嘴的细胞捕集器：通过细胞捕集器的合适结构，单个细胞与流动介质中的其余细胞隔离并可以打印。（图片来源：FraunhoferIMM）

在进行细胞组装时，加热气泡从喷嘴中分配细胞并将其沉积成微小的液滴。不同的细胞类型接收单独的打印头进行并行打印，确保每个细胞在各自的微流体通道中运行，实现按需、无菌且快速地打印细胞。

整个过程使用特征生物墨水，也就是细胞营养液来确保了打印细胞的高存活率，细胞营养液由细胞和特定于细胞类型的液体组成，也可以在微流体结构中处理和加注补充。

由于单个细胞仅包裹了一层薄薄的细胞营养液特征生物墨水，因此整个细胞打印设备的分辨率极高，每个细胞都能被精确定位，并且可以直接与其相邻细胞相互作用形成活体组织。例如通过这种方式建立器官培养物，行业也可以在其上进行药物反应测试。

FraunhoferIMM认为这个装置的最终目标，是打印用于皮肤移植或整个器官的组织。FraunhoferIMM将于明年，与研究所的“临床健康技术”部门的同事，一起推出单细胞技术性能中心(LZ-EZT)，推动相关技术的产业化进程。

博览会上FraunhoferIMM还展示了专门开发的VR游戏，参观者可以自己尝试标记单个细胞，及其随后的分离与组装过程。

行业预计全球细胞培养市场到2028年，市场估值将达到300亿美元。并且细胞培养在目前热门的基因与细胞疗法中是不可或缺的重要一环。

细胞培养行业的细胞制备已经高度成熟，如国内海尔生物医疗的自动化制备平台，通过运用自动化、智能化、信息化、人工智能以及图像处理等技术，实现了从细胞接种、铺板、观察、换液、传代、培养到收集一站式细胞制备工作，同时依托智慧细胞大数据管理平台，实现细胞制备的全流程、全追溯、全可控，使手工操作密集且出错风险较高的流程实现了自动化。

然后经过播种、补料、传代到细胞扩增，就能源源不断的培养出各种活性细胞出来。未来再接合细胞打印组装技术，不管是自体组织培养打印组装出来活体组织，还是通过特异性细胞培养组合打印出来的活体组织，都将推动医疗行业器官修复与器官移植，进入到一个新的快速发展阶段。

来源：小黄的科学讲堂