3D打印血管使人造器官更接近现实

在体外培育功能性人体器官是器官移植医学领域长期以来寻求的“圣杯”，但至今仍未实现。哈佛大学威斯生物启发工程研究所和约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的最新研究使这一探索更接近完成。

一组科学家发明了一种新方法，可以 3D 打印血管网络，这种血管网络由相互连接的血管组成，血管具有独特的“外壳”，由平滑肌细胞和内皮细胞组成，围绕着一个空心“核心”，液体可以通过这个“核心”流动，嵌入人体心脏组织内。这种血管结构与自然血管非常相似，代表着在制造可植入人体器官方面取得了重大进展。

该成果发表在《先进材料》杂志上。

“在之前的工作中，我们开发了一种新的 3D 生物打印方法，称为‘功能组织中的牺牲性书写’ (SWIFT)，用于在活细胞基质内图案化空心通道。在此基础上，我们在此方法的基础上引入了同轴 SWIFT (co-SWIFT)，它重现了天然血管中的多层结构，使其更容易形成互连的内皮，并且更坚固以承受血流的内部压力，”第一作者 Paul Stankey 说道，他是 SEAS 的研究生，在共同资深作者和 Wyss 核心教员 Jennifer Lewis 的实验室工作，理学博士。

该团队开发的关键创新是一种独特的芯壳喷嘴，它具有两个独立可控的流体通道，用于构成打印血管的“墨水”：基于胶原蛋白的壳墨水和基于明胶的核心墨水。喷嘴的内部核心腔略微延伸到壳腔之外，因此喷嘴可以完全刺穿先前打印的血管，以创建互连的分支网络，通过灌注为人体组织和器官提供足够的氧气。通过改变打印速度或墨水流速，可以在打印过程中改变血管的大小。

为了确认新的 co-SWIFT 方法有效，该团队首先将多层血管打印到透明颗粒状水凝胶基质中。接下来，他们将血管打印到最近创建的 uPOROS 基质中，该基质由多孔胶原基材料组成，可复制活体肌肉组织的致密纤维结构。他们能够在这两种无细胞基质中成功打印分支血管网络。打印这些仿生血管后，加热基质，导致基质和壳墨水中的胶原蛋白交联，牺牲明胶芯墨水融化，使其易于去除，从而形成开放、可灌注的血管系统。

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