本发明公开了一种控制细胞取向排列的生物3D打印方法，属于生物医药技术及组织工程领域。本发明通过将生物材料与固化剂共混固化得到固化的生物材料，细胞可以在固化前加入参与固化的过程，也可以在后续固化的生物材料打印完毕后再接种到结构表面。固化后的生物材料由3D打印喷头挤出，挤出的同时进行牵拉并定位，从而最终可以使细胞在组织内部或表面(生物材料打印完毕后再接种到结构表面)取向排列。所述的生物3D打印方法步骤简单，适用范围广，可与优化后的商用挤出式生物3D打印机兼容。

目前，通过在基底表面制作定向的凹槽或条纹结构可以控制细胞的定向排列。但它只能在具有特定形貌的基底表面实现二维细胞的定向排列，无法用于生物3D打印构建任意所需的载细胞结构。另一方面，有研究表明周期性的动态拉伸或静态拉伸组织，能够实现组织内细胞的定向排列。但它需要将已经成型的具有特定形状和机械强度的组织固定到拉伸装置上，这无法与现有生物3D打印技术的即时性和灵活性相适应。 本发明属于生物医药技术及组织工程领域，特别涉及一种能够控制细胞在所构建的组织内部或表面取向排列的生物3D打印方法。

生物3D打印技术在构建人造组织和人造器官等领域有重要的应用价值。目前，生物3D打印技术在构建人造心脏、肺、肝脏、骨骼、软骨组织、支气管、脉管系统等方面都取得了重要突破。这些构建出来的人造组织和器官，将被用于器官移植、药物筛选和基础病理研究。虽然生物3D打印技术能够构建几何外形和尺寸上与真实组织或器官十分相近的人造组织，但它无法再现真实组织或器官内部细胞的有序定向排列。然而，真实组织或器官的许多生理功能和机械性能都是由细胞的有序组织决定的。例如，心肌细胞的定向排布对心脏的搏动功能十分重要。因此，要打印出功能上与真实组织或器官相近的人造组织或器官，就必须在打印出的组织或器官中实现细胞的取向排列。然而，目前还没有报道过相关的技术能够实现这一目标。 

王平，浙江大学生仪学院、生物医学工程系教授、博士生导师。1984、1987、1992年在哈尔滨工业大学电气工程系、电磁测量与仪器专业分别获得学士、硕士和博士学位，1987-1989年在哈工大该专业留校工作。1992-1994年浙江大学仪器仪表博士后流动站、生物医学工程与仪器专业博士后，2002和2005年分别获国家留学基金委留学基金和包兆龙包玉刚奖学金资助在美国凯斯西方储备大学和阿肯色大学以及美国加州理工学院和加州大学伯克利分校作访问学者。现任浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、生物传感器国家专业实验室主任、生物医学工程教育部重点实验室主任。

本发明改进了挤出式3D生物打印的打印流程，解决了现有技术无法同步实现机械拉伸和打印的问题，取得了在3D生物打印过程中灵活引入力学刺激的技术效果。 本发明通过在打印过程中同步拉伸所打印的载细胞凝胶，解决了现有3D生物打印无法控制细胞排列的问题，取得了精细控制细胞在3D打印组织内部或表面的排列取向的技术效果。实现本发明所需的原料简便易得，操作简单，成本低廉； 本发明所述的打印方法步骤简单，适用范围广，可用于构建各种生物和机械功能与真实组织相近的人造组织用于器官移植、药物筛选和基础病理研究。 本发明具有很好的兼容性，商用挤出式生物3D打印机在简单优化其打印管路系统后便可与本方法兼容。

技术入股，所述的生物材料固化是指生物材料由溶液状态经过凝胶化转变为固态 ,具体的是指材料体系的储能模量值大于其损耗模量值，本领域技术人员可以根据上述对固化的描述，对生物材料与固化剂的具体种类进行选择，并决定生物材料与固化剂的用量比例和固化时间。 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能够控制细胞在所构建的组织内部或表面取向排列的生物3D打印方法。所述的生物3D打印方法步骤简单，适用范围广，可与优化后的商用挤出式生物3D打印机兼容。