上海
2026 年 8 月 5 日，清华大学欧阳礼亮副教授作为通讯作者，周德志、窦博瀚作为共同第一作者，在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：In situ particle-to-fibre transformation of hydrogels for 3D printing 的研究论文。
该研究该报道了“剪切-拉伸原位颗粒到纤维转变”（shear-extensional in situ particle-to-fibre transformation，SHIFT）现象，利用SHIFT技术 3D 打印出高度取向的水凝胶微纤维，并展示了该技术在 3D 打印长肌管以加速肌肉缺损再生中的应用。
各向异性结构在自然界中广泛存在，骨骼肌、心肌、神经等组织的定向结构显著影响其生理功能，其构效关系如何，以及如何用仿细胞外基质的水凝胶精准重建仿生微观定向结构，是组织器官生物制造领域的重大关键科学问题与技术难题。
传统挤出式3D打印受限于喷嘴尺寸，挤出的水凝胶丝构造单元（体素）直径一般在 100 微米以上，难以制造匹配细胞尺度（10微米级）的各向异性特征。
针对这一瓶颈，研究团队提出了一种「亚体素定向纤维3D打印」新方法，通过剪切-拉伸原位颗粒到纤维转变（Shear-extensional in situ particle-to-fibre transformation，SHIFT），在常规挤出的水凝胶丝内部原位产生高度定向、连续均匀的亚体素水凝胶纤维束结构。
这类细胞尺度的水凝胶纤维被证明能够有效引导骨骼肌细胞定向生长和组织成熟，在体外形成了已知「最长的肌管结构」，并展现了体内组织修复的巨大应用潜力。
该研究还展示了 SHIFT 的另一个技术应用——「SHIFT 纺丝」，通过去除连续相以释放亚体素纤维，即可获得均匀、连续的水凝胶纤维微丝。研究团队进一步提出了「水凝胶纤维辅助的类器官培养」策略，将这类高含水量的水凝胶纤维微丝引入干细胞团簇和类器官培养过程，可作为物质输运通道有效解决细胞团和类器官内核缺乏氧气和营养物质的难题，促进细胞团和类器官的长大和成熟。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10883-z
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