在生命科學領域，真正困難的從來不是讓細胞生長，而是讓它們在三維空間中形成穩定而復雜的組織結構。對于培養肉技術而言，這一挑戰尤為突出：當細胞規模不斷擴大時，如何為組織內部持續輸送氧氣與營養，成為限制其發展的核心瓶頸。
近期，日本東京大學竹內昌治教授團隊在這一問題上取得重要突破。研究人員成功構建了一種能夠模擬生物血管系統的細胞培養平臺，使肌肉細胞能夠在厘米級厚度的三維結構中持續生長，并最終形成具有真實組織結構的雞肉樣組織。憑借這一創新成果，該研究入選《時代》周刊2025年度300項最佳發明榜，成為當年最受關注的生物技術創新之一。
在這一突破背后，高精度微結構制造發揮了關鍵作用。研究團隊利用摩方精密微納3D打印系統制造的結構組件，構建出用于固定與引導中空纖維的精密陣列，使人工血管網絡能夠在微米級尺度下精準搭建，從而為細胞組織提供穩定而均勻的營養供給環境。這一跨越生物工程與精密制造的技術融合，不僅推動培養肉研究邁向更真實的三維組織構建階段，也展示了微納級制造技術在生命科學前沿研究中的重要價值。
中空纖維生物反應器：構建“人工血管系統”
此前，培養肉技術面臨的真正瓶頸并非啟動細胞生長，而是如何讓它們在三維空間中持續、健康地存活與增殖。在自然界，生物體依靠復雜綿密的毛細血管網絡，將氧氣與養分輸送到每一個細胞，并將代謝廢物運走。但在實驗室的靜態培養環境中，營養物質僅能通過擴散滲透，超過一定距離后組織中心的細胞便會因“窒息”和饑餓而迅速壞死，最終，人造肉類只能淪為一團無結構的“細胞糊”。
東京大學竹內昌治教授團隊將目光投向了醫學領域早已成熟的技術——中空纖維。他們將數根直徑僅約0.3毫米、仿若發絲的半透性中空纖維，如同構建一套微型“人工血管”網絡，三維嵌入到肌肉細胞中。通過在纖維內部持續灌注營養液，實現了對周圍細胞的直接、均勻供養，從而讓厘米級厚度的肌肉組織整體生長成為可能。這套中空纖維生物反應器系統（HFB），完美模擬了天然血管系統的核心功能，一舉突破了組織工程中最大的尺寸限制。
圖1. HFB成功培養出的厘米級雞肉組織的結構和過程。
微納3D打?。簶嫿ň芾w維導向陣列的關鍵技術
然而，這一構想的真正挑戰在于工程實現。中空纖維直徑極小，需要在三維空間中按照精確間距進行排列，并保持穩定結構。同時，纖維之間的排列還必須支持細胞定向生長，使其形成類似天然肌肉的纖維結構。
為實現這一復雜結構，研究團隊設計了兩組高精度纖維導向陣列。這些結構包含精密的孔洞與微型凹槽，可在微米級精度下固定每一根中空纖維的位置。更重要的是，這些陣列表面還設計了特殊的微結構錨定點，用于引導細胞沿既定方向排列，從而形成具有真實紋理的肌肉纖維組織。
這些關鍵組件正是由摩方精密 microArch? S140 微納3D打印系統制造完成。該設備具備10微米級制造精度，能夠快速構建復雜的微尺度結構，為纖維網絡的精準定位與穩定支撐提供了可靠的制造基礎。
圖2. 利用摩方精密微納3D打印技術和中空纖維設計制造了HFB。
東京大學團隊以創新思維提出了解決方案，而摩方精密的微納3D打印技術，則將這些復雜結構精準制造出來，使實驗設計能夠穩定運行。從細胞機器人到培養肉，再到未來更復雜的生物組織制造，微納級精密制造正在成為連接科學構想與現實應用的重要橋梁。
當實驗室中的一塊“雞肉”躋身《時代》年度最佳發明榜時，它不僅代表食品科技的一次躍遷，也折射出一個更深層的趨勢，即先進制造技術正在不斷拓展科學研究的邊界。
