特约记者报道
类器官作为微型实验室培育器官，是替代人体试验进行药物测试的关键工具。然而，长期以来其培养过程受制于一致性差、缺乏标准等难题，严重阻碍了临床应用。
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近日，哈尔滨工业大学高会军教授团队联合华大基因，历经五年攻关，成功研发出智能制造系统，实现了高一致性“血岛类器官”的规模化制备。该系统将原本依赖经验的手工操作转化为标准化自动生产线，标志着类器官制造正式迈入工业化时代。
攻克细胞聚集群难题
团队面临的首要技术挑战是消除细胞接种过程中的随机性。传统手工操作中，细胞易团聚或分布不均，导致类器官形态与功能差异巨大。团队初期误判为针管内壁材质问题，耗时一年测试多种亲疏水涂层未果。
随后，团队转变思路，认定核心在于控制而非材料，遂开发出单细胞合规视觉伺服控制方法。首版方案仅聚焦密度控制，虽将自组装成功率提升至 72%，但随即遭遇瓶颈。
经深入观察，团队发现细胞存在向中心迁移的自然特性，于是引入边界约束算法以限定细胞区域，但效果仍不稳定。直到 2023 年，团队将密度、边界及空间分布三重参数整合为闭环反馈系统。利用 AI 结合实时视觉反馈，轻柔引导每个细胞至最优位置，最终实现 98% 的高度均一性。
该技术使单批次细胞消耗量从数百万级降至数百级，系统可同步生产 1000 个 identical 类器官，效率提升四倍，生物一致性较人工操作提高 7.3 倍。
无损内部探测技术
在获得均一类器官后，质量检测成为新 hurdle。传统方法需破坏类器官以测量药物反应，仅能获取单次快照，无法追踪动态变化。
团队提出创新方案：向类器官注入单细胞大小的磁性微纳机器人，通过外部磁场操控探测其内部力学性质。针对微观空间下磁场稳定性这一全球工程难题，团队历时两年迭代线圈设计、重算磁路并优化算法。
2024 年，团队成功研制八极电磁线圈系统，在微小腔室内生成完美均匀磁场。机器人可轻触细胞壁，将位移信号转化为弹性、刚度及结构完整性等力学数据，首次将破坏性“快照”转变为多日连续的“健康档案”。
此外，针对外送基因分析耗时两周导致生物状态改变痛点，团队开发双通道压缩感知技术，以常规 6% 的采样率同步捕获力学与基因数据。如今，研究人员可在两小时内 onsite 获取双重数据集，效率提升超十倍，为肿瘤分级及药效评估提供可靠量化指标。
AI 驱动的全自动系统
尽管在培养与传感环节取得突破，实验室仍面临设备分散、环境干扰及商业 AI 无法适配硬件等混乱局面。2024 年至 2025 年，团队联合甬江实验室构建了一体化无人值守系统。
软件团队数字化十余年实验日志，提取标准协议从零构建领域专用 AI 智能体；硬件团队重构所有设备通信协议，打通仪器间壁垒。经多次现场调试，专有 AI 智能体现已能自主掌控时序、协调机械臂移液、调节磁场温度及管理成像。
该系统基于“感知 - 决策 - 控制 - 反馈”闭环逻辑，彻底解决了时间线混乱及数据丢失等行业顽疾。2025 年底亮相的最终集成智能制造仪器，实现了从手工技艺到工业规模生产的跨越，相关成果已发表于《科学进展》（Science Advances）。
华大基因首席科学家赖逸伟表示：“该系统未改变生命发育规律，而是提供了连接基础研究与临床转化所需的工程稳定性。”高会军教授指出，下一步目标是将该技术应用于个性化医疗，使基于类器官的药物筛选真正成为惠及患者的实用工具。
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编辑 | 宋子言
监制 | 方琳琳