一个国际科研团队近日在活体人类细胞内成功制造出三维固体微结构，这一突破性进展将3D打印技术推进至亚细胞层面，为探索细胞内部物理力学机制提供了全新工具。该研究于2026年1月14日发表在材料学顶级期刊《Advanced Materials》上，详细描述了研究人员如何将光敏树脂注入非吞噬性细胞，并通过双光子聚合激光技术在细胞质内直接固化形成具有特定几何形状的固体对象。
这项技术的核心创新在于利用双光子聚合反应的“局部性”特征。激光仅在焦点处引发材料固化，避免了传统方法对细胞整体造成热损伤或破坏。该策略巧妙结合了微注射技术与激光3D打印，成功解决了在细胞质内自由构建固体结构并实现原位制造两大技术难题。此前，相关研究曾于2025年以预印本形式发布。
实验过程始于将生物相容性光敏树脂微注射到广泛使用的HeLa细胞系中，随后激光在细胞内部“绘制”出预设形状，使材料在细胞质内原位聚合。研究人员成功制造出从简单几何体到复杂网格结构的“定制”微结构，这些固体对象直接悬浮于细胞质中，而非被包裹在囊泡内。
与传统细胞内操作主要依赖DNA、RNA、蛋白质或药物分子不同，这项技术的突破在于能够制造“自由”且“原位”的固体结构。这些结构不依赖细胞吞噬作用，也不受囊泡限制，使细胞内部成为可物理测试新问题的实验环境。研究人员可借此观察细胞器、膜结构和细胞骨架如何响应人工障碍物，从而重新组织内部空间。
尽管该成果在概念上具有重大突破，但研究团队也强调需审慎评估其临床应用的可行性，包括细胞存活率、结构尺寸、激光暴露时间、材料兼容性以及实验可重复性等关键因素。未来潜在应用可能包括开发细胞内传感器、用于研究力学变形的内部支架，或作为显微成像的几何参考结构。与此同时，其他生物医学研究也在探索无毒性、高精度的组织制造平台，如实验室培育皮肤，这些技术路径虽不同但正逐渐 converge。
目前该研究的主要价值在于方法论创新，为受控的细胞内生物制造开辟了实验新边界，同时也留下了诸多待解问题：如何在提升结构复杂度的同时保持细胞活性？不同细胞类型长期响应如何？特定形状和尺寸的结构会触发何种应激反应？随着纳米塑料等微颗粒健康风险研究的深入，细胞内制造技术的风险评估体系也需同步完善。
对中国生物制造从业者而言，这一突破提示我们应重点关注细胞内3D打印技术的本土化研发，特别是在光敏材料开发、激光精密控制及细胞相容性评估等关键环节，有望在细胞力学研究和精准医疗领域形成新的技术优势。