研究者利用糖和硅樹(shù)脂3D打印出可移植血管組織

盡管利3D打印制造可移植器官和組織的項(xiàng)目正在全世界如火如荼地展開(kāi)，但所有的研究者們都面臨著相同的問(wèn)題，那就是如何將高聚物、硅樹(shù)脂和患者自身的細(xì)胞完美融合，從而制成具有運(yùn)送氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力的生物相容性微血管？近日，由賴(lài)斯大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家組成的一支生物工程團(tuán)隊(duì)似乎在這方面取得了突破，他們的方法是使用糖玻璃和硅膠來(lái)創(chuàng)建一種基本的血管系統(tǒng)，正如他們?cè)谧罱�一篇論文中介紹的那樣。這將有可能開(kāi)辟出一條3D打印可移植器官及組織的新途徑。

這項(xiàng)非常有前景的研究是由賓夕法尼亞大學(xué)水稻生物工程學(xué)副教授Jordan Miller領(lǐng)導(dǎo)的。他們?cè)凇禩issue Engineering Part C: Methods 》雜志上發(fā)表的一份的一份論文中表示，他們已經(jīng)能夠創(chuàng)造出一種天然的血管系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在連接到小動(dòng)物模型上時(shí)令血液正常地通過(guò)。

很從本質(zhì)上說(shuō)，這確實(shí)為確保血液到達(dá)植入的人工器官或組織中的每個(gè)角落和縫隙這一主要問(wèn)題找到了一種解決方案。Miller教授表示，組織工程學(xué)家通常采用的辦法是等待病人自己的身體長(zhǎng)出血管，然后融入人工組織支架。這一過(guò)程不僅需要耗費(fèi)幾周的時(shí)間，而且無(wú)法兼容體外制造人工器官（它們?cè)谘�管組織到達(dá)之前就會(huì)因缺氧而死）“基于這些原因，我們認(rèn)為不應(yīng)該被動(dòng)等待。所以我們希望找到一種方法來(lái)植入3D打印結(jié)構(gòu)，然后直接將主動(dòng)脈與與其相連。如此一來(lái)，這種結(jié)構(gòu)就能立刻獲得氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而此次的項(xiàng)目就是這種設(shè)想的第一步 — 將類(lèi)似的移植手術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室的3D打印結(jié)構(gòu)上�！盡iller解釋說(shuō)。

據(jù)中國(guó)3D打印專(zhuān)業(yè)媒體平臺(tái)南極熊了解，在嘗試中，研究團(tuán)隊(duì)遇到了2個(gè)問(wèn)題：第一、組織里的血管結(jié)構(gòu)很多；第二、人造血管的入口和出口要足夠小才能直接與動(dòng)脈和靜脈相連。為此，生物工程研究生Samantha Paulsen和研究技術(shù)員Anderson Ta使用Miller在2012年研發(fā)的一種靈感源自糕點(diǎn)師制作的糖玻璃籠的技術(shù)開(kāi)發(fā)了一個(gè)有趣的概念驗(yàn)證：他們通過(guò)逐層3D打印糖玻璃創(chuàng)建出了一種血管晶格，然后在其當(dāng)硬化后將其用作了硅膠翻模的模具。在硅膠固化之后，他們就得到了一個(gè)小型的管道網(wǎng)絡(luò)�！氨M管看上去還不像器官中的血管，不過(guò)它們已經(jīng)具備了一些與器官移植相關(guān)的關(guān)鍵特性。通過(guò)這種方法，我們已經(jīng)創(chuàng)建出了一種血管結(jié)構(gòu)。它帶有直徑均為1毫米的一個(gè)入口和一個(gè)出口，還具有直徑在600-800微米間的更小的分支血管�！盡iller解釋說(shuō)。

這個(gè)帶有出入口的人造結(jié)構(gòu)的意義在于，它可幫助他們進(jìn)行實(shí)際的模型測(cè)試。測(cè)試時(shí)，他們將這種小尺寸的“人造血管網(wǎng)絡(luò)”連接到動(dòng)物模型的動(dòng)脈上，驚喜地發(fā)現(xiàn)它們可以通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)順利輸送血液。使用多普勒成像技術(shù)，他們還得以發(fā)現(xiàn)，這套系統(tǒng)甚至能承受住血液產(chǎn)生的生理壓力！最終，血液通暢地流動(dòng)了3個(gè)小時(shí)之久。

雖然上面的這些成果距離醫(yī)療應(yīng)用還有不小的距離，但Miller教授認(rèn)為，這絕對(duì)是這一特定生物工程領(lǐng)域的重大突破�！斑@項(xiàng)研究邁出了開(kāi)發(fā)組織工程移植模型的第一步。利用它們，外科醫(yī)生就能夠直接將動(dòng)脈與人工組織相連。

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