供稿人：连伟龙 连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2022-09-15
3D组织模型可以再现人类生理机能，对于基础生物医学研究非常重要，有望在药物开发领域成为一种新工具。然而，在3D组织模型中，微血管是优化细胞功能的必要条件，传统的生物打印技术仅能制造微丝直径大于100μm且形状简单的容器状结构的水凝胶支架。为了解决这些局限性，瑞典皇家理工学院的研究人员提出了利用飞秒激光原位照射胶原水凝胶形成3D图案的方法，可以制造直径为20 ~ 60μm的通道和空腔，实现了具有复杂微血管的器官芯片和3D组织模型，如图1所示。
图1 激光空化成型微血管组织模型示意图
研究人员应用飞秒激光照射胶原水凝胶产生空化气泡，使胶原纤维重新排列，从而形成任意形状和大小的3D微通道和直径小于20μm的空腔。这些通道和空腔可以在二维和三维含细胞的水凝胶结构中紧密排列，而不影响管腔外的细胞活性，保存了水凝胶中的单细胞或球形细胞的活力，因此进一步通过内皮细胞的培养和细胞培养基的灌注形成人工微血管模拟血管网络，如图2所示。
图2 人工血管的形成和细胞与水凝胶相容性评价
该研究通过飞秒激光照射胶原水凝胶形成了3D微血管组织模型，为了使用3D组织模型研究复杂组织，如肿瘤和神经组织，提供了可能。