米銥傳喜訊：3D打印人工血管研制成功

德國科學家日前利用3D立體打印技術成功研制出了一種人造血管。該項研究成果將有望被用于人體試驗和藥物測試。

3D打印人工血管

經(jīng)過多年的不懈探索，這一難題現(xiàn)在已經(jīng)被德國弗勞霍夫研究所的科學家們攻克。他們運用化合高分子材料結合能夠有效抵抗排異反應的生物分子制作出了一種特殊的“印刷墨水”，其印制出來的物質(zhì)經(jīng)化學反應后能夠形成一種有彈性的固體，方便科學家根據(jù)人類血管構造將其雕塑成3D立體人造血管。

實際上，3D立體打印技術的精細度十分驚人。為了制造出相似度最高的人造血管，科學家還運用了雙光子聚合技術，利用鐳射光刺激人造血管材料分子交聯(lián)化，之后將成形的血管植入細胞內(nèi)壁。

隨著生物醫(yī)療技術的飛速發(fā)展，科學家們已經(jīng)成功制造出了人造腸道和人造氣管等小型人體器官。但大型人造器官的制造卻頻頻遭遇瓶頸，其主要原因是缺乏制造毛細血管的相應技術，進而不能給大型人造器官輸送必要的養(yǎng)料，也就不能維持其正常存活和運行。

據(jù)悉，此項研究成果將有力推動大型人體器官的制造。雖然人造器官移植的夢想還很遙遠，不過人體器官制造技術的飛速發(fā)展可以給人類醫(yī)學研究帶來更有效、更人道的實驗手段，譬如研發(fā)新藥物時用人造器官取代動物來做實驗。

據(jù)了解，在心外科手術中使用的人造血管分為大血管和小血管，直徑在8mm以上的為大血管，以下的為小血管。根據(jù)材料不同，又可分為滌綸人造血管和聚四氯乙烯（PTFE）血管。根據(jù)制作方法不同，有針織的、編織的和壓膜的。根據(jù)用途不同，有用于介入治療的，也有用于手術的。

熟悉人造血管發(fā)展過程的業(yè)內(nèi)人士指出，人造血管難于國產(chǎn)化的真正原因在于，人造血管產(chǎn)品本身成本不高，但前期的研發(fā)技術成本投入過大，現(xiàn)在人造血管主要以滌綸為材料，這種材質(zhì)做衣服可以，用于人造血管就不容易了，編制復雜遠超過制衣工藝，既要克服其涂層抗原性，又要保持其具有一定的生物強度，既要有柔韌性，還要有可造作性，易于縫上，不能漏血。

據(jù)了解，在美國成人的心臟外科手術中，大血管手術占20%，80%是心臟病手術。美國曾經(jīng)一年里做出過20萬例大血管手術的情況。孫立忠預期說，“以目前的情況看，美國一年約有40萬例心臟病手術中就有約8萬例屬于大血管手術。這就是一個龐大的市場。在中國，目前一年有20萬例的心血管手術，大血管手術約5000左右，數(shù)量還沒有上去。但是，隨著經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，人們生活水平改善以及人口提前進入老齡化，勢必造成大血管手術病人的數(shù)量有所增加，形成一定的市場規(guī)模將是一種趨勢。

小口徑人造血管的研制與開發(fā)一直是國際上近十年來的熱點，但是到目前為止都沒有正式的產(chǎn)品誕生，原因在于小口徑人造血管的生物相容性和抗凝血的要求遠遠高于普通的大口徑人造血管。而目前全世界每年有近100萬的心臟病患者需要接受心臟搭橋手術，現(xiàn)在所用的移植血管依然是取自患者自己的人體血管，而人體自身的血管是很有限的，而且創(chuàng)傷也非常大，現(xiàn)在亟待解決的就是能夠生產(chǎn)出符合搭橋要求的小口徑人造血管，其市場前景將非�？陀^。

近年來聚氨酯（PU)材料倍受關注，這種材料與ePTFE相比較具有更優(yōu)良的生物相容性，有人認為用PU材料制作的人造血管可以解決上述問題，因此它是國外許多學者目前研究的方向。對于PU型小口徑人造血管，在我國也有不少的研究報道。

聚氨酯材料的微相分離結構使其具有比其它高分子材料更好的生物相容性(包括血液相容性和組織相容性)，這種結構非常類似生物體血管內(nèi)壁：宏觀上是十分光滑的表面，但是從微觀上看，卻是一個雙層脂質(zhì)的液體基質(zhì)層，中間嵌有各類糖蛋白和糖脂質(zhì)。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結構使其血管壁具有優(yōu)異的抗凝血性能。同時PU又具有優(yōu)異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強度，因此被廣泛用于生物醫(yī)學材料領域，用于制作人工心臟、人工肝、介入導管及高分子控緩釋藥物等等。

對于人工血管，一個關鍵指標是不同血壓下，血管的膨脹和收縮尺寸，以及管壁厚度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于人工血管由軟性材料構成，無法采用接觸式測量方法。于此同時，檢測對精度要求也極高，通常要達到微米級水平。檢測人工血管膨脹尺寸成為業(yè)界公認的難題。

德國米銥公司的光幕千分尺產(chǎn)品ODC2600系列，成功解決了這一測量難題。光幕千分尺分為發(fā)射端和接收端兩部分。發(fā)射端發(fā)出激光光幕，光幕被人工血管遮擋后，形成一定尺寸的陰影，在接收端會測量這段陰影的精確尺寸，達到微米級非接觸測量，請關注南極熊3d打印網(wǎng)。

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來源：慧聰機械網(wǎng)