生物3D打印血管剛過，4D打印細胞小口徑血管來了

最近3D打印界最火的無疑就是生物血管3D打印，在藍光英諾成功的將3D打印血管植入到恒河猴體之后，藍光發(fā)展的股票連續(xù)3個交易日漲停板!這表現(xiàn)出市場對生物3D打印的巨大興趣。目前，人體內(nèi)的血管破裂時，可移植聚酯材料的人工血管，但由于血液容易凝固在人工血管內(nèi)壁，如果人工血管太細就容易堵塞，這一直是開發(fā)人工血管的難處。

血管生成是組織工程學(xué)中的關(guān)鍵問題，血管是維持細胞功能的主要場所，為細胞提供營養(yǎng)和氧氣，同時排除細胞代謝廢物,由于血管需求量大，因此這個問題急需解決。

2016年12月28日，青島尤尼科技向南極熊3D打印網(wǎng)透露，他們在生物血管制造上使用了4D打印技術(shù)，可以打印出直徑為0.5mm-6mm，內(nèi)外層帶有包含生長因子、EC–MSC、ECM組件、iMSCs及HUVEC不同比例細胞重編程的血管。

△打印不同直徑血管

英國科學(xué)家約翰•格登和日本醫(yī)學(xué)教授山中伸彌因為發(fā)現(xiàn)成熟細胞可以重新編程為未成熟的細胞，進而發(fā)育成人體的所有組織，獲得2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。科學(xué)家們認為，通過對人體細胞進行重新編程（定向生長，具備某些功能），可以研究出診斷和治療疾病的新方法。但目前細胞重新編程的方法效率比較低下，且能導(dǎo)致細胞內(nèi)出現(xiàn)無法預(yù)料的變化，很多科學(xué)家都希望能另辟蹊徑。青島尤尼科技的CEO王紅說，“我們利用4D生物打印網(wǎng)格微槽結(jié)構(gòu)的多細胞生物材料，大大提升了細胞重編程的質(zhì)量！”

南極熊認為這也是在人造血管的另一個方向，藍光英諾采用的是從體內(nèi)提取的細胞制作生物磚，然后進行3D打印血管，植入體內(nèi)，形成血管。而青島尤尼科技采用的4D生物打印技術(shù)，在可編程網(wǎng)格微槽的多層結(jié)構(gòu)中建立起細胞“微組織”，隨著時間和環(huán)境的變化，可以自發(fā)的進行細胞膜、細胞自組織和基質(zhì)沉積的過程，從而優(yōu)化了降解過程，使打印出的組織機構(gòu)與自然的組織更接近。


△藍光英諾3d打印血管過程
藍光英諾和尤尼科技的在3D打印人造血管方面是兩個不同的發(fā)展方向：
①藍光英諾采用的是利用生物細胞為材料制作的生物磚來3D打印血管，而血管本省也保持活性，屬于直徑比較粗的一類。
②而尤尼科技是打印了多層微槽支架結(jié)構(gòu)，然后在水凝膠里并加入多種細胞進行重編程，可打印出多層仿生的內(nèi)徑0.5mm-6mm的血管。在研發(fā)進度上藍光英諾已經(jīng)把3D打印血管進行了恒河猴體內(nèi)實驗，青島尤尼科技4D打印出的血管已經(jīng)過醫(yī)生試縫，其強度，韌性，彈性均滿足臨床要求，但尚未進行動物體內(nèi)試驗。

△尤尼科技打印的血管進行縫合試驗

青島尤尼科技是中國第一批獲得國家863前沿生物3D打印的公司之一，公司CEO兼技術(shù)帶頭人王紅，帶領(lǐng)研發(fā)團隊在研發(fā)出多款3D生物打印機之后再續(xù)輝煌，終于研發(fā)出血管生物打印機，并且與國內(nèi)外著名干細胞研發(fā)機構(gòu)合作，打印出多層仿生的內(nèi)徑0.5mm-6mm，長度50mm的可降解生物材料的血管支架，利用4D打印技術(shù)成功打印出包括由生長因子、EC–MSC、ECM、iMSCs、HUVEC、平滑肌細胞和成纖維細胞等不同比例組成的細胞重編程內(nèi)徑2mm，長度50mm的小口徑血管。

△王紅 在實驗室

所謂“4D打印技術(shù)”，就是在傳統(tǒng)3D打印技術(shù)中再加入“時間”變量，之前南極熊有過4D打印的報道《4D打�。嚎蓜�(chuàng)造出“智能化”的物體》。4D打印不僅包含3D的長、寬和高3個維度，更增加了一個時間維度，使打印出的物體可以隨著時間推移在形態(tài)結(jié)構(gòu)上自我進行智慧調(diào)整，最終自動達到預(yù)先設(shè)計要求。智能生物打印材料，可以創(chuàng)建高度復(fù)雜的組織，通過封裝在生物打印支架內(nèi)的自組織細胞完成，在3D打印出來的生物材料支架中精確的嵌入活細胞和生長因子，可以獲得與天然組織結(jié)構(gòu)非常相似的工程化組織結(jié)構(gòu)。然而，由于不完整的組織的形成過程，打印的組織結(jié)構(gòu)還不能實際的應(yīng)用，而4D生物打印可以獲得具有與天然組織非常接近的組織結(jié)構(gòu)。

王紅（863科學(xué)家）介紹：4D生物打印的人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC、EC–MSC懸浮液在內(nèi)層形成內(nèi)皮細胞膜，4D生物打印的水凝膠作為細胞載體具有水分含量高、易加工、與封裝細胞有良好的生物相容性等特點, 4D生物打印含有平滑肌細胞和成纖維細胞的液體可以實現(xiàn)細胞自組織構(gòu)建，并形成結(jié)締組織，為血管移植提供了必要的機械性能�？傊�，他們這次用4D打印細胞重編程方法構(gòu)建小口徑血管的方法，可以減少血栓形成，防止血管阻塞，保證移植的血管內(nèi)血液正常流通，依照仿生的原理和方法從根本上解決了小口徑血管的堵塞問題，應(yīng)該是小口徑血管制作史上的重大創(chuàng)新和突破 ！


△青島尤尼科技董事長 CEO兼技術(shù)帶頭人 王紅

王紅還介紹說：她將和團隊繼續(xù)研發(fā)更高一代的4D生物打印機，實現(xiàn)精確可編程地控制細胞排列，定向生長，充分發(fā)揮細胞自組織的能力，加快體外構(gòu)建仿生血管的進程。

她有一個夢想，就是要讓我們中國的4D打印技術(shù)領(lǐng)先世界。王紅認為，在4D打印技術(shù)打印血管，骨骼，心臟支架和眼科等三類器械方面，目前全球尚屬空白，中國的干細胞技術(shù)一點也不落后其他國家，既然3D打印技術(shù)已經(jīng)讓美國，德國和日本領(lǐng)了先，為什么這次在4D打印技術(shù)的發(fā)展過程中，我們中國人不去領(lǐng)先呢？ 她呼吁哪些愿意投身4D打印技術(shù)發(fā)展的科學(xué)家，醫(yī)生和工程師們，充分發(fā)揮醫(yī)工結(jié)合的優(yōu)勢，盡快融為一體，為此她愿意在每一個省份選擇兩家醫(yī)院，免費建設(shè)4D打印精準醫(yī)療數(shù)字化轉(zhuǎn)化中心，試點成功后，將在全國醫(yī)院進行普及（感興趣的醫(yī)院、醫(yī)生可聯(lián)系南極熊）。

王紅堅信，在國家大力提倡精準醫(yī)療和醫(yī)生創(chuàng)新的大趨勢下，五年內(nèi)，每一個醫(yī)院都將會有一個能為骨科，心血管科，口腔科，兒科，神經(jīng)科，康復(fù)科等醫(yī)生提供手術(shù)導(dǎo)板，手術(shù)模型，口腔牙模，精準矯形矯具和基于臨床需求的植介入器械創(chuàng)新研發(fā)的4D打印精準醫(yī)療數(shù)字化轉(zhuǎn)化中心 ！
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