3D生物列印革命：膠原蛋白支架打造活體組織的未來

美國匹茲堡大學研究團隊開發出突破性的「CHIPS」組織工程平臺，運用3D列印技術製作膠原蛋白支架，成功模擬自然細胞環境，讓細胞能在其中生長、互動並形成功能性組織。這項技術不僅能建立糖尿病等疾病模型，更有望取代傳統動物實驗，且所有設計圖都開放共享，加速科學創新。

這項由生物工程系助理教授Daniel Shiwarski主導的研究，與卡內基美隆大學生物醫學工程教授Adam Feinberg合作，成果發表於《Science Advances》期刊四月號封面故事。團隊創造的CHIPS支架（膠原蛋白基高解析度可灌注結構）能與血管及灌注器官晶片反應器整合，形成完整的組織工程平臺。

傳統的微流體模型雖能模擬血管或細胞行為，但矽膠材質限制了研究潛力。Shiwarski指出：「我們的膠原蛋白支架突破這個限制。細胞在天然膠原蛋白環境中不僅能生長，更能自組織成功能性組織。」團隊成功將膠原蛋白與血管、胰臟細胞結合，觀察到對葡萄糖產生胰島素分泌的自然生理反應。

為支援細胞化膠原蛋白支架的生長，團隊開發了專利灌注生物反應器系統VAPOR。共同作者Andrew Hudson形容：「這個平臺像樂高積木般，能穩固連線軟性膠原蛋白支架與VAPOR流體系統。」此外，團隊還突破傳統微流體裝置的平面限制，成功列印出模仿DNA結構的螺旋狀血管網路。

Shiwarski強調：「我們結合微流體技術的優勢與天然生物材料，只要提供接近自然的環境，細胞就知道該如何運作。」團隊秉持開放科學精神，將所有模型設計公開在實驗室網站。未來目標是研究高血壓、纖維化等血管疾病對組織發展的影響，最終取代動物實驗模型。

這項技術填補了簡化2D模型與動物研究之間的空白。Shiwarski表示：「我們的下個重要目標是研究血管網路如何與底層組織共同發展，以及人類特有疾病變異對這些過程的影響。這將幫助我們理解複雜疾病的基本生物學機制，為臨床治療提供新見解。」