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3D打印血管

3D打印血管

供稿人:周李念 王玲   发布日期:2018-07-08
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人造血管又称为人工血管,当人体某部位的血管由于血管疾病,如动脉硬化、栓塞或破损等原因,不能保证人体正常供血时,就需要对血管进行置换、搭桥或介入等外科手术进行治疗。就目前而言,所用的移植血管多是取自患者自身,尽管有诸多优点,但人体自身的血管是有限的,可切除血管很少,且容易造成较大创伤,满足使用要求的人造血管的研制,是一个亟待解决的难题。

近年来,随着组织工程的快速发展,人造血管的研究也取得了长足的进展,而3D打印技术在该领域的应用,人造血管又向前迈进了一大步。

韩国浦项科技大学Ge Gao等人,基于3D打印技术,研制了新型生物墨水,并采用同轴喷头,成功打印出人造血管,并具有血管的各项功能。

其具体方法分为以下步骤:

首先,配置专用的生物墨水,具体过程如图1所示。取猪血管组织,去除其中细胞,获得去细胞外基质,并和海藻酸钠溶液混合,获得所用打印材料,随后在其中加入适量阿托伐他汀(降血脂药),并混入小鼠内皮细胞,最终获得该专用生物墨水,以待打印。

图1.人造血管专用生物墨水配置过程

随后用配置好的生物墨水进行打印,如图2所示。打印喷头选择同轴喷头,即将两个直径不同的喷头嵌套在一起,向嵌套于外部直径较大喷头内通入专用生物墨水,与此同时,向嵌套于内部直径较小的喷头内通入混有氯化钙的普郎尼克F127溶液,该溶液与生物墨水在喷嘴处直接接触后,钙离子与生物墨水中海藻酸钠溶液发生交联反应,使之迅速成胶,从而得到中空管结构,将打印所得的该中空管在37℃、5%二氧化碳浓度下培养,即可得到所需人造血管。

经培养观察,内皮细胞生长良好并实现分化,最终成功形成血管组织(如图3)。

该研究成功实现了3D打印人造血管,如果后续动物实验乃至人体试验能够验证这一成果的安全性和可靠性,这必将为现今血管疾病治疗提供一种全新的途径,从而造福越来越多的血管疾病患者。

图2.人造血管打印及培养过程
图3.血管组织形成

参考文献:

  1. Gao G, Lee J H, Jang J, et al. Tissue Engineering: Tissue Engineered Bio-Blood-Vessels Constructed Using a Tissue-Specific Bioink and 3D Coaxial Cell Printing Technique: A Novel Therapy for Ischemic Disease[J]. Advanced Functional Materials, 2017, 27(33):1700798.