在生命科学领域，真正困难的从来不是让细胞生长，而是让它们在三维空间中形成稳定而复杂的组织结构。对于培养肉技术而言，这一挑战尤为突出：当细胞规模不断扩大时，如何为组织内部持续输送氧气与营养，成为限制其发展的核心瓶颈。
近期，日本东京大学竹内昌治教授团队在这一问题上取得重要突破。研究人员成功构建了一种能够模拟生物血管系统的细胞培养平台，使肌肉细胞能够在厘米级厚度的三维结构中持续生长，并最终形成具有真实组织结构的鸡肉样组织。凭借这一创新成果，该研究入选《时代》周刊2025年度300项最佳发明榜，成为当年最受关注的生物技术创新之一。
在这一突破背后，高精度微结构制造发挥了关键作用。研究团队利用摩方精密微纳3D打印系统制造的结构组件，构建出用于固定与引导中空纤维的精密阵列，使人工血管网络能够在微米级尺度下精准搭建，从而为细胞组织提供稳定而均匀的营养供给环境。这一跨越生物工程与精密制造的技术融合，不仅推动培养肉研究迈向更真实的三维组织构建阶段，也展示了微纳级制造技术在生命科学前沿研究中的重要价值。
中空纤维生物反应器：构建“人工血管系统”
此前，培养肉技术面临的真正瓶颈并非启动细胞生长，而是如何让它们在三维空间中持续、健康地存活与增殖。在自然界，生物体依靠复杂绵密的毛细血管网络，将氧气与养分输送到每一个细胞，并将代谢废物运走。但在实验室的静态培养环境中，营养物质仅能通过扩散渗透，超过一定距离后组织中心的细胞便会因“窒息”和饥饿而迅速坏死，最终，人造肉类只能沦为一团无结构的“细胞糊”。
东京大学竹内昌治教授团队将目光投向了医学领域早已成熟的技术——中空纤维。他们将数根直径仅约0.3毫米、仿若发丝的半透性中空纤维，如同构建一套微型“人工血管”网络，三维嵌入到肌肉细胞中。通过在纤维内部持续灌注营养液，实现了对周围细胞的直接、均匀供养，从而让厘米级厚度的肌肉组织整体生长成为可能。这套中空纤维生物反应器系统（HFB），完美模拟了天然血管系统的核心功能，一举突破了组织工程中最大的尺寸限制。
图1. HFB成功培养出的厘米级鸡肉组织的结构和过程。
微纳3D打印：构建精密纤维导向阵列的关键技术
然而，这一构想的真正挑战在于工程实现。中空纤维直径极小，需要在三维空间中按照精确间距进行排列，并保持稳定结构。同时，纤维之间的排列还必须支持细胞定向生长，使其形成类似天然肌肉的纤维结构。
为实现这一复杂结构，研究团队设计了两组高精度纤维导向阵列。这些结构包含精密的孔洞与微型凹槽，可在微米级精度下固定每一根中空纤维的位置。更重要的是，这些阵列表面还设计了特殊的微结构锚定点，用于引导细胞沿既定方向排列，从而形成具有真实纹理的肌肉纤维组织。
这些关键组件正是由摩方精密 microArch® S140 微纳3D打印系统制造完成。该设备具备10微米级制造精度，能够快速构建复杂的微尺度结构，为纤维网络的精准定位与稳定支撑提供了可靠的制造基础。
图2. 利用摩方精密微纳3D打印技术和中空纤维设计制造了HFB。
东京大学团队以创新思维提出了解决方案，而摩方精密的微纳3D打印技术，则将这些复杂结构精准制造出来，使实验设计能够稳定运行。从细胞机器人到培养肉，再到未来更复杂的生物组织制造，微纳级精密制造正在成为连接科学构想与现实应用的重要桥梁。
当实验室中的一块“鸡肉”跻身《时代》年度最佳发明榜时，它不仅代表食品科技的一次跃迁，也折射出一个更深层的趋势，即先进制造技术正在不断拓展科学研究的边界。
