导读：在实验室中构建功能性人体肌肉一直是再生医学的目标，但一个棘手的难题依然存在：真正的肌肉并非仅仅是一团细胞。它的力量和功能依赖于排列极其有序的肌纤维，这些肌纤维的排列方向精确，且因肌肉而异。事实证明，复制这种内部秩序远比将肌肉组织塑造成正确的外部形态要困难得多。
2026年3月8日，来自西安交通大学的研究团队开发了一种生物打印骨骼肌组织的新方法，所打印出的骨骼肌组织细胞排列方向与真实人体肌肉的结构相吻合。如果将这种方法推广到其他器官，将有助于弥合打印形状与真实生物功能之间长期存在的差距，使再生医学在重建人体方面更进一步。
相关研究以题为“Electrohydrodynamic bioprinting-induced
orientation of cell-laden fibrin-alginate hydrogel for highly-aligned
skeletal muscle constructs”的论文发表在《国际极限制造期刊》（InternationalJournal of
Extreme Manufacturing）期刊上。
这项研究解决了再生医学领域一个长期存在的难题：虽然现有的生物打印技术可以复制肌肉组织的外部形状，但打印结构内部的细胞通常排列杂乱。杂乱的细胞无法融合形成功能性肌纤维或有效收缩，这意味着打印组织的机械强度较弱。
利用电场力引导细胞行为
研究团队采用了电液动力学（EHD）生物打印技术，通过施加约3000伏的强电场，将液态生物墨水拉成极细的射流。与传统的通过喷嘴挤出材料的生物打印不同，EHD打印技术分辨率更高，但此前对细胞内部排列的控制能力有限。
△此图展示了一种新型的电液动力学（EHD）生物打印工艺。电场力使生物打印水凝胶丝内的纤维蛋白纳米纤维排列整齐，进而引导封装的细胞形成高度有序的结构，最终实现排列有序的活体肌肉组织的构建。
研究人员将可打印凝胶藻酸盐与天然蛋白质纤维蛋白（参与血液凝固和伤口愈合）相结合，重新配制了生物墨水。在打印过程中，电场拉伸生物墨水，纤维蛋白从分散的团簇重组为排列整齐的纳米纤维，其方向与打印的丝材方向一致。随后，嵌入的细胞沿着这些纤维定向排列。
△具有层特异性排列的载细胞复杂结构的 EHD 生物打印。梭形肌样 (a)、环状肌样 (b) 和雪花状 (c) 载细胞结构的EHD 生物打印轨迹示意图 (i) 和共聚焦显微镜图像(ii)。
本研究的通讯作者、西安交通大学机械工程系教授何建康教授说：“你可以打印出类似肌肉的形状，但细胞不知道该朝哪个方向拉伸。”
本研究的第一作者、博士研究员艾古利·卡西姆补充道：“随着材料的排列，细胞也会随之排列。电场实际上是在纳米尺度上构建了一个道路系统，细胞自然而然地沿着它生长。”
研究团队还在生物墨水中加入了导电聚合物，以支持电信号在组织中的传输。西安交通大学助理教授、共同通讯作者孟子杰说：“肌肉组织依靠电信号来协调收缩，而导电添加剂使打印的结构能够传递这些信号。”
当将打印的结构植入肌肉缺陷的动物模型中时，这些结构促进了新肌肉的形成并改善了功能恢复。研究人员指出，控制纤维蛋白对电场反应的分子机制需要进一步研究，细胞密度和材料化学性质也需要进一步优化。
来源：南极熊
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