B I O P R I N T I N G  ·  生 醫 列 印 研 發 

細胞也能被列印，但它能活嗎？

By TY 3D PRINTING · June 30, 2026 

人體中，每一顆細胞距離最近的微血管不超過約 100 至 200 微米（micrometers），大約是兩根頭髮的厚度。這條供應線負責輸送氧氣與養分、帶走代謝廢物。一旦細胞被切斷這條補給，很快就會凋亡。

這正是生物列印長年面對的瓶頸：當列印出的組織超過一定厚度，內部細胞就因為缺乏血管網絡（vascular network）而無法存活。科學家可以印出組織的「外殼」，卻難以讓整個結構真正活起來。

瑞士聯邦理工學院（EPFL）的研究團隊，在光學期刊 Light: Science & Applications 發表重大進展。

他們改良了一種稱為「層析體積積層製造（TVAM，Tomographic Volumetric Additive Manufacturing）」的技術。這項技術的概念有點像電腦斷層掃描（CT scan）的逆向操作，不是逐層堆疊材料，而是用雷射光從多個角度照射旋轉中的光敏樹脂，讓光能在特定位置累積、瞬間固化，幾秒鐘內成形一個完整的三維結構。

◆ 核心突破：

引入新型相位光調制器（PLM，Phase Light Modulator），直接調控雷射的相位（phase），而非過去只控制亮度。這項改變讓系統的能源效率提升了 70 倍，在含有活細胞的介質中也能產生更清晰、更精確的結構。

◆ 實驗成果 ：

團隊成功印出等比例的人耳模型，並完成含有人類纖維母細胞（human fibroblasts）的生物水凝膠構造。六天後的螢光共焦顯微影像顯示，細胞分布良好、存活狀態正常。

「我們的方法在效率與精準度上的突破，讓以近臨床尺度列印類組織結構終於成為可能。」
EPFL 應用光子元件實驗室（Laboratory of Applied Photonic Devices）主任 Prof. Christophe Moser

就算列印技術再精良，組織若缺乏血管，依然難以在臨床尺度下存活。這正是聖母大學（University of Notre Dame）與哈佛醫學院（Harvard Medical School）合作研究的核心挑戰，研究成果發表於 Nature Chemical Engineering，由 Prof. Yanliang Zhang 與 Prof. Yu Shrike Zhang 主導。 

◆ 混合列印系統 ：

研究團隊開發了一套 hybrid bioprinting 系統，整合兩種互補技術：

擠出列印（Extrusion-based printing），負責堆疊形成組織主體的生物相容水凝膠；氣溶膠噴射列印（Aerosol Jet Printing），負責在組織內部繪製細如蜘蛛絲的「犧牲通道（sacrificial channels）」。這些通道在完成後溶解消失，留下中空的管狀網絡，再植入血管內皮細胞（vascular endothelial cells），形成功能性的血管結構。

◆ 關鍵數字 ：

這套系統能印出通道寬度從 200 微米逐漸縮減至 80 微米的層次化血管網絡，並達成最細 10 微米的犧牲通道，已接近人體微血管（capillary）的尺度。 

◆ AI 即時校正 ：

系統整合攝影機與感測器，由機器學習演算法（machine learning algorithm）即時監控列印過程、自動修正誤差，解決傳統噴頭容易堵塞的問題。

實驗結果顯示，血管內皮細胞成功附著於通道壁並延伸生長，液體也能順利在網絡中流動。這項研究是美國國立衛生研究院（NIH，National Institutes of Health）資助的四年期計畫的一部分，初期聚焦於迷你肝臟（mini-liver）組織的培育，最終將在動物模型中測試與宿主循環系統的整合。

這兩個研究看似各自獨立，但解決的是同一條問題鏈上的不同環節。  

◆ EPFL 的 TVAM 技術 ：

回答了「如何印得更快、更精準、不傷細胞」 

◆ 聖母大學與哈佛醫學院的 hybrid bioprinting ：

回答了「印完之後，組織如何透過血管網絡在內部存活」

生物列印要走到真正的臨床應用（clinical application），需要同時解決「印得好」與「活得久」兩道關卡。這兩項研究，正在從不同方向合力推開這扇門。