苏黎世联邦理工实现微重力下肌肉组织3D打印

      2025年11月，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究团队在一项开创性实验中，首次在模拟太空失重环境的条件下，成功实现了人体肌肉组织的3D打印。这一成果标志着生物制造技术向太空应用迈出关键一步，为未来在轨道空间站或深空任务中开展组织工程研究提供了坚实基础。研究成果已发表于国际知名期刊Advanced Science。



     该研究由生物工程学者帕Parth Chansoria主导，实验依托欧洲航天局（ESA）支持的抛物线飞行项目完成。飞机通过连续30次抛物线飞行，每次产生约22秒的微重力状态，模拟了近地轨道的失重环境。研究团队正是在这短暂而宝贵的失重窗口期内，完成了活细胞组织的逐层打印。
    为应对太空环境的特殊挑战，团队自主研发了一套名为G-FLight（Gravity-independent Filamented Light）的便携式生物3D打印机。设备体积小巧，仅占30×45×30厘米的空间，适合搭载于飞行器或空间站内。其核心原理是利用光固化技术，将含有活体肌肉细胞的光敏生物树脂暴露于特定波长的光线中，逐层交联成型，从而构建出三维组织结构。



突破重力束缚
       在地球表面，传统3D生物打印面临一个根本性难题：柔软的细胞材料在未完全固化前极易因自身重量发生形变、下垂甚至坍塌。这种重力诱导的结构失稳严重限制了复杂、精细组织的制造精度，尤其对需要高度定向排列的肌肉纤维而言，影响尤为显著。
       微重力环境恰好消除了这一物理障碍。在失重状态下，细胞悬浮于生物墨水中，打印过程中不受垂直方向的拉扯，能够按照预设路径精确沉积，形成稳定且高度有序的微细纤维结构。实验结果显示，所打印的肌肉组织不仅保持了良好的细胞活性，其纤维排列方向与生理状态下的肌肉组织高度相似，结构完整性明显优于地面打印样本。



      研究人员还通过荧光标记技术，打印出ETH校徽、圆柱体及薄片状结构，直观展示了G-FLight系统的高分辨率与形态可控性。借助光片显微镜和共聚焦显微镜观察，团队确认了组织内部形成了均匀分布的微米级纤维网络，这是实现功能性肌肉组织的关键特征。
迈向太空生物医学研究的新纪元
      此次成功是一次技术验证，打开了未来太空生物医学研究的大门。研究团队指出，能够在微重力环境下稳定制造人体组织，意味着未来可在国际空间站或其他轨道平台上建立“太空生物实验室”。科学家可在真实失重条件下构建疾病模型，研究肌肉萎缩、骨质流失、免疫系统变化等与长期太空飞行密切相关的健康问题。
     例如，宇航员在太空中常出现显著的肌肉退化现象，而这一过程与地球上老年人的肌肉衰减或某些神经肌肉疾病（如肌营养不良症）具有相似机制。若能在空间站中直接打印并培养患者来源的肌肉组织，研究人员便能更真实地模拟病理过程，并测试新药的治疗效果，从而加速药物研发进程。

G-FLight系统还具备良好的可扩展性与长期适用性。其所使用的生物墨水可在常温下稳定储存数周，无需复杂的冷链运输，非常适合用于长期太空任务或未来月球、火星基地中的现场医疗支持。这一特性为实现“按需制造”人体组织提供了可能。

南极熊点评
苏黎世联邦理工学院的这项研究，首次在模拟太空失重环境中完成了功能性人体肌肉组织的3D打印，展现了G-FLight生物打印系统的高度适应性与可靠性。通过摆脱地球重力的限制，研究团队实现了更精确、更接近生理状态的组织构建，突破了传统生物制造的物理瓶颈。