细胞排布载体可实现对细胞按照其在天然结构中的存在规律进行仿生排布，为充分实现组织工程中类器官的生物功能提供结构基础，并且有利于促进细胞-细胞、细胞-基质间的物质交换。细胞排布载体还可用于构建器官芯片、建立药物筛选模型等。由于其快速高精度等特点，3D打印被广泛应用于制造细胞排布载体，其中挤出式打印可用于制造具有复杂结构和空间细微特征的细胞排布载体。对制造过程而言，周期长和精细的打印环境（需液体支撑或牺牲材料）无法避免，因而不利于细胞排布载体的快速和低成本制造。对载体本身而言，挤出式打印无法制造具有跨尺度（1000~10μm）特征的载体，且打印的载体需要注射泵等驱动器的辅助才可实现细胞悬液在内部的充分填充。浙江大学制造技术及装备自动化研究所的梅德庆教授和汪延成副教授团队提出了一种基于投影式三维打印的跨尺度细胞排布载体制造新方法，该芯片具有宽度连续变化的流道和分支，且细胞悬液在毛细作用下可快速填满流道区域。该方法的优势在于可以采用照片、MRI等图片作为掩膜版，通过单次曝光，快速制造仿生特定自然结构的细胞排布载体。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目的资助。

图1.投影式打印系统及原理

当前常见的细胞排布载体制造方法为光刻和挤出式三维打印，两种方法均具有精度高的特点，但在制造周期和环境要求等方面仍有局限，且无法根据自然结构实现仿生细胞排布载体的快速制造。

浙江大学制造技术及装备自动化研究所梅德庆教授与汪延成副教授团队提出了一种基于投影式三维打印的跨尺度细胞排布载体制造新方法，其特点是可以根据照片和MRI图像制作打印掩膜版，不需要进行结构设计和路径规划，直接通过单次曝光（＜3s）完成载体打印。其制造机理是通过高分辨率的动态微棱镜模块根据导入掩膜版的特征对紫外光进行调制，调制后的光经过投影系统照射到具有生物相容性的光敏材料上，有光照的部分发生固化而其它区域保持液体状态。经过磷酸缓冲液清洗后，材料固化部分作为间隔，空白部分作为细胞流道及排布区域。

基于该方法可实现常见蛇形、螺旋和分支载体制造，以及树枝状和毛细血管网络的仿生载体制造。课题组通过一系列实验探究，证明载体具有长时间的结构稳定性，并且在不需要外部驱动的情况下实现液体的快速填充，此外物质扩散实验证明该载体可以确保。细胞实验证明该载体在结构上可以实现细胞的跨尺度排布，且观测到了细胞的贴壁与正常增殖，证明了该方法制造的载体在组织工程和生物医学领域的应用潜力与基础。

目前该工作已发表在Applied Materials & Interfaces期刊，题为Projection-based 3D printing of cell patterning scaffolds with multiscale channels, DOI: 10.1021/acsami.8b03867，2018。

图2 打印不同形式的细胞排布载体

           图3. 液体填充过程                      图4. 载体中的细胞排布及生长