北京
導語：科研人員已利用3D打印技術試圖復刻多種人體組織，部分場景下還能將活細胞打印排列成規整結構。但想要讓這些打印出來的結構真正像人體組織一樣工作，依然非常困難。
2026年4月，南極熊獲悉，Northwestern University（美國西北大學）研究人員成功研發出3D打印神經元。這類人工神經元可以向真實腦細胞發送信號，也能接收腦細胞的反饋信號。研究團隊證實，打印成型的神經結構能夠和活體神經元完成信息交流。
該項研究成果發表于《Nature Nanotechnology》，論文標題為Printed MoS? memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity。研究項目由專注仿腦計算領域的材料科學專家 Mark Hersam 牽頭開展。這項研究不只屬于生物學領域，它同樣關系到研發更高效、更接近大腦工作方式的計算機系統。大腦是目前已知最省電的 “計算機”，模仿神經元之間傳遞信號的方式，未來的計算系統可以用更少的電量完成復雜任務，比現在耗電巨大的技術更加節能
研究原理與實驗過程
神經元承擔大腦信號傳輸工作，人體運動、記憶等各類生理活動都由其調控。研究團隊鎖定核心研究方向，驗證 3D 打印神經元復刻信號傳遞、對接活體腦細胞的實際能力。
△打印的突回（snap-back）憶阻器中的負微分電阻（NDR）
團隊采用氣溶膠噴射打印技術，打造出納米級微型電子網絡，整體設計完全對標神經元運作模式。研究選用二硫化鉬、石墨烯等軟性材料制作電子墨水，打印載體選用柔性聚合物表層，脫離傳統硬質硅基材料的限制。
實驗階段，研究人員把 3D 打印神經元放置在小鼠活體腦細胞旁，細胞全程維持實驗室存活狀態。人工神經元釋放信號后，小鼠原生腦細胞產生對應反應，人工系統與生物組織順利完成雙向信息傳遞。
多元應用發展潛力
本次研究成果，助力打造可對接神經組織的電子設備。腦機接口、神經義肢領域會迎來全新發展方向，聽力、視覺、運動功能相關的植入式器械都能從中獲益。
現有同類醫療設備普遍搭載傳統電子元件。3D 打印神經元件可以和腦組織自然適配，大幅提升人體適配度，優化設備實際使用效果。
各類神經類疾病的治療研究也會獲得全新助力。科研人員掌握人工神經元與生物神經元的信號調控方法后，大腦神經連接損傷、神經信號紊亂等腦部損傷問題，未來有望實現修復干預。
賦能新型計算技術
神經形態計算成為當下科研熱門方向，技術核心參考大腦的信息處理模式。本次研究結合生物運行規律與人體工程結構，為新一代計算系統的研發提供全新思路。
Mark Hersam 表示，當下社會發展高度依賴人工智能技術，然而人工智能水平的提升，需要依托海量數據訓練，會造成嚴重的能源消耗。人腦能源利用效率遠超數字計算機，差距達到五個數量級。以人腦運作機制為參考，研發新型硬件設備，能夠有效適配大數據與人工智能的運轉需求。
△Mark Hersam
研究現狀與未來展望
本次研究整體技術水平先進，但距離完整人造大腦還有極大差距。裝置暫時不滿足人體植入與臨床應用標準。實驗環境經過人為管控，信號交互只在限定條件下完成。這項技術落地現實醫療、科技場景，依舊需要長期的探索與優化。
南極熊點評
Northwestern University 團隊借助氣溶膠噴射打印技術，使用柔性材料制作出 3D 打印人工神經元。人工神經元在實驗環境中和小鼠活體腦細胞實現信號雙向通訊。這項成果突破傳統生物打印與仿生電子技術的局限，為腦機接口、神經疾病治療、神經形態計算提供全新研發方向。整套技術目前處于初級試驗階段，應用條件受限，后續還要持續優化才能落地實用化。
https://www.nature.com/articles/s41565-026-02149-6
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