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Texas A&M工程师培育出3D生物打印血管

导读 由副教授 Akhilesh Gaharwar 博士和助理教授 Abhishek Jain 博士共同领导的生物医学工程系的一个团队设计了一个模拟血管健康和疾病状

由副教授 Akhilesh Gaharwar 博士和助理教授 Abhishek Jain 博士共同领导的生物医学工程系的一个团队设计了一个模拟血管健康和疾病状态的 3D 生物打印模型,从而为以更好的精度实现可能的心血管药物进展的方法。

动脉瘤、外周动脉疾病和血管内凝块等血管疾病占全球死亡人数的 31%。尽管有这种临床负担,但心血管药物的进步在过去 20 年中已经放缓。心血管治疗开发的减少归因于将可能的治疗方法转化为批准的方法缺乏效率,特别是由于在体外进行的研究与体内进行的研究之间存在差异。

该团队在德克萨斯 A&M 大学的研究旨在通过将 3D 生物打印导向血管医学来重塑当前的方法,以最大限度地减少这种差距并提高这些技术的可译性。Gaharwar 是一位生物材料专家,开发了新型生物墨水,可提供前所未有的生物相容性和对打印血管所需的机械性能的控制,而 Jain 的专长在于创建血管和血液疾病的体外仿生模型。这个跨学科的合作项目最近发表在Advanced Healthcare Materials杂志上 。

3D 生物打印是一种先进的制造技术,能够以嵌入细胞的逐层方式生产独特的组织形状构造,使这种排列更有可能反映血管结构的天然多细胞构成。引入了一系列水凝胶生物墨水来设计这些结构;然而,可以模拟天然组织血管组成的可用生物墨水存在局限性。当前的生物墨水缺乏高可印刷性,无法将高密度的活细胞沉积到复杂的 3D 结构中,从而降低了它们的效率。

为了克服这些缺点,Gaharwar 和 Jain 开发了一种新的纳米工程生物墨水来打印 3D、解剖学上准确的多细胞血管。他们的方法为宏观结构和组织级微观结构提供了改进的实时分辨率,这是目前可用生物墨水无法实现的。

“这种纳米工程生物墨水的一个非常独特的特性是,无论细胞密度如何,它都表现出高可印刷性和保护封装细胞免受生物打印过程中高剪切力的能力,”Gaharwar 说。“值得注意的是,3D 生物打印细胞保持健康的表型,并在制造后近一个月内保持活力。”

利用这些独特的特性,纳米工程生物墨水被打印到 3D 圆柱形血管中,由内皮细胞和血管平滑肌细胞的活共培养物组成,这为研究人员提供了模拟血管功能和疾病影响的机会。

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