研究者利用糖和硅树脂3D打印出可移植血管组织

尽管利3D打印制造可移植器官和组织的项目正在全世界如火如荼地展开，但所有的研究者们都面临着相同的问题，那就是如何将高聚物、硅树脂和患者自身的细胞完美融合，从而制成具有运送氧气和营养物质能力的生物相容性微血管？近日，由赖斯大学和宾夕法尼亚大学的科学家组成的一支生物工程团队似乎在这方面取得了突破，他们的方法是使用糖玻璃和硅胶来创建一种基本的血管系统，正如他们在最近一篇论文中介绍的那样。这将有可能开辟出一条3D打印可移植器官及组织的新途径。

这项非常有前景的研究是由宾夕法尼亚大学水稻生物工程学副教授Jordan Miller领导的。他们在《Tissue Engineering Part C: Methods 》杂志上发表的一份的一份论文中表示，他们已经能够创造出一种天然的血管系统。该系统可以在连接到小动物模型上时令血液正常地通过。

很从本质上说，这确实为确保血液到达植入的人工器官或组织中的每个角落和缝隙这一主要问题找到了一种解决方案。Miller教授表示，组织工程学家通常采用的办法是等待病人自己的身体长出血管，然后融入人工组织支架。这一过程不仅需要耗费几周的时间，而且无法兼容体外制造人工器官（它们在血管组织到达之前就会因缺氧而死）“基于这些原因，我们认为不应该被动等待。所以我们希望找到一种方法来植入3D打印结构，然后直接将主动脉与与其相连。如此一来，这种结构就能立刻获得氧气和营养物质，而此次的项目就是这种设想的第一步 — 将类似的移植手术应用到实验室的3D打印结构上。”Miller解释说。

据中国3D打印专业媒体平台南极熊了解，在尝试中，研究团队遇到了2个问题：第一、组织里的血管结构很多；第二、人造血管的入口和出口要足够小才能直接与动脉和静脉相连。为此，生物工程研究生Samantha Paulsen和研究技术员Anderson Ta使用Miller在2012年研发的一种灵感源自糕点师制作的糖玻璃笼的技术开发了一个有趣的概念验证：他们通过逐层3D打印糖玻璃创建出了一种血管晶格，然后在其当硬化后将其用作了硅胶翻模的模具。在硅胶固化之后，他们就得到了一个小型的管道网络。“尽管看上去还不像器官中的血管，不过它们已经具备了一些与器官移植相关的关键特性。通过这种方法，我们已经创建出了一种血管结构。它带有直径均为1毫米的一个入口和一个出口，还具有直径在600-800微米间的更小的分支血管。”Miller解释说。

这个带有出入口的人造结构的意义在于，它可帮助他们进行实际的模型测试。测试时，他们将这种小尺寸的“人造血管网络”连接到动物模型的动脉上，惊喜地发现它们可以通过这种网络结构顺利输送血液。使用多普勒成像技术，他们还得以发现，这套系统甚至能承受住血液产生的生理压力！最终，血液通畅地流动了3个小时之久。

虽然上面的这些成果距离医疗应用还有不小的距离，但Miller教授认为，这绝对是这一特定生物工程领域的重大突破。“这项研究迈出了开发组织工程移植模型的第一步。利用它们，外科医生就能够直接将动脉与人工组织相连。

via 3ders