研究人员3D生物打印模拟血管组织，成为受损组织潜在的替代品

2018年8月28日，南极熊从外媒获悉，布里格姆妇女医院的研究人员开发了一种3D生物打印管状结构的方法，可以更好地模拟人体内的天然血管和导管。 3D生物打印技术允许微调打印组织的特性，例如层数和运输营养素的能力。 这些更复杂的组织为受损组织提供了潜在可行的替代品。


“体内的血管不均匀，”该研究的资深作者，BWH医学系的生物工程师Yu Shrike Zhang博士说。 “这种生物打印方法可以生成复杂的管状结构，模仿人体系统中的结构，比以前的技术具有更高的保真度。”

为了制作生物3D打印机的“墨水”，研究人员将人体细胞与水凝胶混合，水凝胶是一种由亲水聚合物组成的柔性结构。然后，他们优化了水凝胶的化学性质，使人体细胞在整个混合物中增殖。

接下来，他们用这种生物墨水填充3D生物打印机的墨盒。他们还开发了一种定制喷嘴，可以连续打印最多三层的管状结构。研究人员解释说：“这些可灌注的管状结构可以在生物打印管的长度上以规则的间隔从单层连续调整到三层。”

许多疾病损害管状组织：动脉炎，动脉粥样硬化和血栓形成损伤血管，而尿路上皮组织可能遭受炎性病变和有害的先天性异常。

研究人员发现，他们可以打印出模仿血管组织和尿路上皮组织的组织。他们将人尿路上皮和膀胱平滑肌细胞与水凝胶混合，形成尿路上皮组织。为了打印血管组织，他们使用人内皮细胞，平滑肌细胞和水凝胶的混合物。

打印管具有不同的尺寸，厚度和性质。 Zhang表示，生物打印组织的结构复杂性对其作为天然组织替代品的可行性至关重要。那是因为天然组织很复杂。例如，血管由多层组成，而多层又由各种细胞类型组成。


该团队计划继续进行临床前研究，以在测试安全性和有效性之前优化生物墨水成分和3D打印参数。

“我们目前正在进一步优化参数和生物材料，”Zhang说。 “我们的目标是创造具有足够机械稳定性的管状结构以维持身体。”

该团队在8月23日发表在 Advanced Materials 上的论文中描述了它的新方法和结果。