近年来，生物3Ｄ打印技术迅猛发展，通过细胞和生物材料的精确组装，在复杂组织和器官构建方面具有巨大的优势。但是现阶段3D打印复杂器官仍存在一定的局限性，例如现有技术难以重现对心脏功能具有重要作用的心血管系统及其他脉管系统（如心脏电传导系统和神经系统），使得打印的心脏模型徒有外形，缺乏内在的“灵魂”——器官内部血管网络，无法发挥真正的心脏功能。

通过SPIRIT技术打印构建含分级血管网络的心室模型

为此，清华大学机械系熊卓副教授、张婷副研究员课题组研发了一种逐级悬浮3D打印技术，简称SPIRIT技术。该技术在打印复杂器官结构的同时耦合构建血管网络，主要包括：第一级打印，在悬浮介质中打印生物墨水，获得组织和器官的复杂外部结构；第二级打印，将牺牲墨水打印到初次打印但未交联的结构中，获得自由形态的血管网络；原位交联使打印结构定型，同时通过去除悬浮介质和牺牲墨水获得含自由血管网络的复杂器官。

这项技术的关键在于使用一种能够同时作为打印墨水和悬浮介质的生物材料。该材料为课题组前期开发的微凝胶双相生物墨水，其在较宽的温度范围内表现出良好的剪切稀化、自愈合以及快速光交联特性，是理想的“墨水材料”。利用SPIRIT技术和新材料，课题组成功打印构建了含可灌注血管网络的心室模型，实现了对现有生物3D打印技术的突破。