肝脏需要大量功能细胞和复杂血管网络来执行基本的生理功能，因此生物3D打印高细胞密度（约10^8细胞/mL）的肝组织在急性肝衰竭治疗中显示出巨大的应用前景。然而，高细胞密度打印面临显著挑战，材料占比的下降会影响整体组织的机械强度，导致其难以有效承受生理血流的剪切力，阻碍多尺度血管网络与宿主血管的连接，从而无法提供预期的功能性补偿。

中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院顾奇团队，研发一种基于微凝胶-水凝胶复合的新材料，利用化学交联和物理缠结形成具有异质性的网络结构，能够装载高细胞密度的肝细胞；通过嵌入式生物打印技术实现多尺度管网构建，具有机械完整性和直接血管吻合能力。体外和体内实验证明了该材料的机械性能、生物相容性、促血管生成能力以及对肝细胞功能的支持能力，最终在大鼠急性肝损伤模型中实现了快速的功能补偿。该成果以A Microgel–Hydrogel Hybrid for Functional Compensation and Mechanical Stability in 3D Printed Cell-Dense Vascularized Liver Tissue为题，2025年4月13日发表在Advanced Materials期刊上。

研究团队开发了基于光敏明胶微凝胶（GMM）和光敏透明质酸水凝胶（HA-MA）复合的新材料，称为GMMHM，能够发生物理缠结和化学共价交联，展现异质性的微观结构和力学性质；可用于嵌入式生物打印构建宏观血管网络，支持与宿主的直接血管吻合、微血管网络生成及血管新生。

通过优化GMM与HA-MA的比例，调整交联组分空间占比和交联密度来最小化生物材料的使用，实现了具有高机械性能的封装高密度肝细胞的肝组织构建。最后，通过嵌入式生物打印创建多尺度血管网络，直接整合到宿主循环系统中，支撑高密度血管化肝组织存活，为85%肝切大鼠急性肝损伤模型提供快速的功能补偿，延长生存时间。

综上所述，该研究利用具有异质微环境的微凝胶-水凝胶复合物，以具有最小空间体积的组合封装高密度细胞，具有工程组织所需的机械性能及生理功能，增强的机械性能促进与宿主血管直接吻合，实现快速血液灌注和肝功能补偿，缩短了连接时间并降低了厚组织坏死的风险。未来，生物制造研究组将与合作团队优化肝细胞类型及功能，构建更加复杂的具有组织特异性的（例如肝窦）的多尺度血管网络，并进行大动物移植实验验证。

中国科学院动物研究/北京干细胞与再生医学研究院顾奇研究员为该研究的通讯作者，中国科学院动物研究所助理研究员王新环、秉志博士后刘鑫、博士研究生李凯为该研究共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（T2222029， 82402502， U23A20453， U21A20396， 62 127 811）、国家重点研发计划（2022YFA1104701、2024YFB4607800、2024YFA1108404）、动物研究所建制化攻关（2023IOZ0101）和中国科学院青年科学家基础研究（YSBR-012）等项目支持。特别感谢人类器官生理病理模拟装置，国家干细胞资源库，器官再生与智造全国重点实验室提供的技术平台与资源保障。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413940