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BMT医技1║Nature-GRACE的3D打印技术感知细胞

已有 1194 次阅读 2025-9-19 11:59 |系统分类:科研笔记

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解读者：王帆-上海交通大学医学院附属瑞金医院；宋平平-科爱。

新文来源：Riccardo Levato, Utrecht University, Nature, 2025 (645), 108-114.

新文简介技术点

该研究首创GRACE智能打印技术，光片扫描实时感知细胞与类器官分布，并自动生成与之匹配的血管网络等结构，显著提升生物打印组织的功能活性，为再生医学提供了全新的智能化生物制造方案。

链接点

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09436-7内容

引言

研究团队提出了一种新型3D打印策略——GRACE（Generative, Adaptive, Context-Aware 3D Printing），融合了3D成像、计算机视觉与参数建模，实现了能根据环境内容自动适应结构设计的体积增材制造。GRACE可快速生成复杂结构，适用于从宏观对象到细胞级的精准打印，应用于生物制造、组织工程、再生医学等领域。

研究背景

尽管3D打印已广泛应用于医疗器械、微流控及生物组织等领域，但传统打印流程仍高度依赖用户预设模型，打印过程缺乏对环境或材料特性的反馈能力。当前打印系统不能主动响应材料内部的异质性或嵌入物特征，难以实现如血管网络般复杂、适应性强的生物结构。近年来，计算机视觉和体积打印技术的发展，为上下文感知、自适应打印提供了新机遇。

主要结果

研究展示了 GRACE 系统在多种复杂打印情境下的强大功能，包括围绕细胞、微球和类器官自动生成血管状通道，实现高精度封装与互联结构。系统还能自动对齐连续打印步骤，有效构建多材料、多功能结构体，如骨软骨模型。通过光片成像与计算模型，GRACE 还克服了光遮挡带来的打印误差，并成功结合其他打印方式（如FLight打印）实现多类细胞群的差异化结构生成，表现出极高的适应性与通用性。

结论

GRACE 实现了真正意义上的上下文感知与自适应3D打印，突破了传统制造对用户预设模型的依赖，显著提升打印自由度、精度与自动化水平。其高度模块化与成像兼容性，使其具备广泛的适用潜力，不仅适用于组织工程和再生医学，还可推广至软体机器人、个性化医疗和智能制造等领域，预示着增材制造将从静态成型迈向动态、智能化的新时代。