生物打印技术广泛应用于开发组织工程支架和在实验室形成组织模型。材料科学家使用这种方法构建基于不同聚合物和水凝胶的复杂3D结构；然而，相对较低的分辨率和较长的制造时间可能会导致基于单元的应用程序受到限制。

在《自然亚洲材料》（Nature Asia Materials）上发布的一份新报告中，李炳俊（Byungjun Lee）和韩国首尔国立大学机械工程系的一组科学家介绍了一种3D混合微网格辅助生物打印方法（Hy MAP），该方法结合了数字光投影、3D打印微网格支架缝线、，以及连续的水凝胶图案。新的生物打印方法通过注射、浸渍和排水等多种方法提供快速细胞共培养。这项工作可以促进从二维微流控通道到三维通道网络的中尺度复杂三维水凝胶结构的构建。

Lee等人通过分析和实验研究建立了Hy地图打印的设计规则。新方法可以为开发用于芯片上器官应用的中尺度植入式组织工程结构提供一种替代技术。

材料工程：开发3D微网格平台（3D MMP）

利用基于软光刻技术的微流控平台，生物工程师可以为组织工程和器官芯片仪器绘制多种细胞类型的图案。毛细管破裂阀的概念通过一种被称为液体钉扎的现象引发了微流控细胞培养平台的积极研究，液体可以通过毛细管破裂压力（CBP）保持在微结构中，形成预先设计的液体形状。通过表面亲水性修饰，探索了通过毛细管破裂阀（CBV）形成液体图案的方法，在微流控通道中形成微孔结构，以容纳液体和水凝胶细胞，实现无障碍共培养。由于这种器件是二维（2D）的，很难通过传统的软光刻技术进行开发，科学家们已经通过3D打印方法将图形单元整合到3D中。

在这项工作中，Lee等人形成了混合微网格辅助生物打印（Hy MAP）的新概念，将高分辨率3D打印微网格结构与毛细管破裂、基于阀门的快速水凝胶图案结合起来，形成一个3D微网格平台（3D-MMP），在设计区域内包含液体，通过高分辨率数码光投影打印。他们还开发了一种额外的方法，将液体注入一个简单的通道，通过结合一个网状框架来容纳基于表面张力的液体，从而形成水凝胶和细胞的图案。该团队展示了开放式微流体技术的优势，并提出了一种生物工程3D血管网络的方法，该方法通过在3D微网格平台上绘制水凝胶和细胞的图案，以及用于组织工程应用的混合微网格辅助打印（Hy-MAP）。

三维微网格结构中的液体约束

由于微结构的液体和固体表面之间的表面张力有助于在特定压力限制下保持液体形状，Lee等人开发了微网格结构，以调节3D通道内微液体或液滴的行为。Lee等人使用光固化聚合物树脂构建微网格；由此产生的3D MMP（微孔网平台）的厚度为200µm，由于表面张力，其中的液体保持向外凸出的外观。

该团队通过扫描电子显微镜获得了微网格的图像，以高精度、无缺陷地突出显示材料。由于3D打印和计算机辅助技术，研究团队形成了复杂的3D结构，这些结构迄今为止无法通过传统制造方法获得，包括软光刻和注射成型。

毛细管破裂压力（CBP）的理论与实验

为了在指定的位置填充液体，研究小组展示了施加在微网上的压力必须低于毛细破裂压力（CBP），在该压力下，随着网孔尺寸的减小，CBP增加。尽管3D打印方法精确无瑕，但在打印过程中，micromesh缺乏清晰度，这导致观察到的实验值与已知理论值之间存在偏差。该团队进行了几项分析，以展示CBP如何在不同形状和大小的简单微网格单元中保持水分的同时，改变间隙的大小。基于这些原理，Lee等人开发了多种微流控通道。Hy-MAP（混合微网格辅助印刷）方法也具有优势。该团队展示了如何制造用于选择性液体图案形成复杂3D通道的结构。

组织工程应用中的细胞模式

科学家们开发了一系列3D图案制作方法来容纳液体和水凝胶包裹的细胞。通过使用Hy-MAP方法，他们引入了复杂的细胞图案，作为3D生物打印的潜在替代方案。为了完成细胞培养，Lee等人为多种细胞类型的选择性模式形成了一个分区结构。然后，他们在培养体系的酶凝胶化之前制备了细胞和水凝胶的混合物，并与内皮细胞、基质细胞和癌细胞进行了许多共培养研究。

在实验过程中，他们将一种富含细胞的纤维蛋白凝胶注射到一个三通道微网格平台中，在该平台内培养3D血管系统以促进血管生成。该团队同样为肿瘤血管系统共培养实验构建了一个微网格平台，并基于这些研究，他们展示了如何通过多种方法培养细胞，从而有效地将Hy MAP整合到组织工程中。

见解

通过这种方式，Byungjun Lee和同事提出了一种新的混合生物打印系统，该系统具有3D打印机和图案制作方法，可以在流体力学中应用流体流动，并在细胞培养平台中在微尺度上绘制流体图案。该团队克服了传统生物打印系统的局限性，通过在简单通道或任何其他构象的通道中填充液体，通过表面张力将液体限制在网状框架内，生成液体或水凝胶图案。该装置在用于细胞生物学、药物效率和药物毒性测试的多种3D组织、多部分细胞培养平台上有效，适用于先进的芯片实验室和芯片器官应用，以及用于再生组织工程的可生物降解微网格材料。