能与脑细胞对话的3D打印神经元，美国西北大学团队

导语：科研人员已利用3D打印技术试图复刻多种人体组织，部分场景下还能将活细胞打印排列成规整结构。但想要让这些打印出来的结构真正像人体组织一样工作，依然非常困难。

2026年4月，南极熊获悉，Northwestern University（美国西北大学）研究人员成功研发出3D打印神经元。这类人工神经元可以向真实脑细胞发送信号，也能接收脑细胞的反馈信号。研究团队证实，打印成型的神经结构能够和活体神经元完成信息交流。

该项研究成果发表于《Nature Nanotechnology》，论文标题为Printed MoS₂ memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity。研究项目由专注仿脑计算领域的材料科学专家 Mark Hersam 牵头开展。这项研究不只属于生物学领域，它同样关系到研发更高效、更接近大脑工作方式的计算机系统。大脑是目前已知最省电的 “计算机”，模仿神经元之间传递信号的方式，未来的计算系统可以用更少的电量完成复杂任务，比现在耗电巨大的技术更加节能

研究原理与实验过程

神经元承担大脑信号传输工作，人体运动、记忆等各类生理活动都由其调控。研究团队锁定核心研究方向，验证 3D 打印神经元复刻信号传递、对接活体脑细胞的实际能力。

△打印的突回（snap-back）忆阻器中的负微分电阻（NDR）

团队采用气溶胶喷射打印技术，打造出纳米级微型电子网络，整体设计完全对标神经元运作模式。研究选用二硫化钼、石墨烯等软性材料制作电子墨水，打印载体选用柔性聚合物表层，脱离传统硬质硅基材料的限制。

实验阶段，研究人员把 3D 打印神经元放置在小鼠活体脑细胞旁，细胞全程维持实验室存活状态。人工神经元释放信号后，小鼠原生脑细胞产生对应反应，人工系统与生物组织顺利完成双向信息传递。

多元应用发展潜力

本次研究成果，助力打造可对接神经组织的电子设备。脑机接口、神经义肢领域会迎来全新发展方向，听力、视觉、运动功能相关的植入式器械都能从中获益。
现有同类医疗设备普遍搭载传统电子元件。3D 打印神经元件可以和脑组织自然适配，大幅提升人体适配度，优化设备实际使用效果。

各类神经类疾病的治疗研究也会获得全新助力。科研人员掌握人工神经元与生物神经元的信号调控方法后，大脑神经连接损伤、神经信号紊乱等脑部损伤问题，未来有望实现修复干预。

赋能新型计算技术

神经形态计算成为当下科研热门方向，技术核心参考大脑的信息处理模式。本次研究结合生物运行规律与人体工程结构，为新一代计算系统的研发提供全新思路。
Mark Hersam 表示，当下社会发展高度依赖人工智能技术，然而人工智能水平的提升，需要依托海量数据训练，会造成严重的能源消耗。人脑能源利用效率远超数字计算机，差距达到五个数量级。以人脑运作机制为参考，研发新型硬件设备，能够有效适配大数据与人工智能的运转需求。

△Mark Hersam

研究现状与未来展望

本次研究整体技术水平先进，但距离完整人造大脑还有极大差距。装置暂时不满足人体植入与临床应用标准。实验环境经过人为管控，信号交互只在限定条件下完成。这项技术落地现实医疗、科技场景，依旧需要长期的探索与优化。

南极熊点评

Northwestern University 团队借助气溶胶喷射打印技术，使用柔性材料制作出 3D 打印人工神经元。人工神经元在实验环境中和小鼠活体脑细胞实现信号双向通讯。这项成果突破传统生物打印与仿生电子技术的局限，为脑机接口、神经疾病治疗、神经形态计算提供全新研发方向。整套技术目前处于初级试验阶段，应用条件受限，后续还要持续优化才能落地实用化。

https://www.nature.com/articles/s41565-026-02149-6