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布里格姆婦女醫(yī)院的研究人員開發(fā)了一種3D生物打印管狀結(jié)構(gòu)的方法，可以更好地模擬人體內(nèi)的天然血管和導(dǎo)管。 3D生物打印技術(shù)允許微調(diào)打印組織的特性，例如層數(shù)和運(yùn)輸營養(yǎng)素的能力。這些更復(fù)雜的組織為受損組織提供了潛在可行的替代品。

“體內(nèi)的血管并不均勻，”該研究的資深作者，BWH醫(yī)學(xué)系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士說。 “這種生物打印方法可以生成復(fù)雜的管狀結(jié)構(gòu)，模仿人體系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)，比以前的技術(shù)具有更高的保真度。”

為了制作3-D生物打印機(jī)的“墨水”，研究人員將人體細(xì)胞與水凝膠混合，水凝膠是一種由親水聚合物組成的柔性結(jié)構(gòu)。然后，他們優(yōu)化了水凝膠的化學(xué)性質(zhì)，使人體細(xì)胞在整個(gè)混合物中增殖或“種子”。

接下來，他們用這種生物墨水填充3D生物打印機(jī)的墨盒。他們還開發(fā)了一種定制噴嘴，可以連續(xù)打印最多三層的管狀結(jié)構(gòu)。研究人員解釋說：“這些可灌注的管狀結(jié)構(gòu)可以在生物打印管的長度上以規(guī)則的間隔從單層連續(xù)調(diào)整到三層。”

許多疾病損害管狀組織：動(dòng)脈炎、動(dòng)脈粥樣硬化和血栓形成損傷血管，而尿路上皮組織可能遭受炎性病變和有害的先天性異常。

研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以打印出模仿血管組織和尿路上皮組織的組織。他們將人尿路上皮和膀胱平滑肌細(xì)胞與水凝膠混合，形成尿路上皮組織。為了打印血管組織，他們使用人內(nèi)皮細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞和水凝膠的混合物。

打印管具有不同的尺寸、厚度和性質(zhì)。 Zhang表示，生物打印組織的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性對其作為天然組織替代品的可行性至關(guān)重要。那是因?yàn)樘烊唤M織很復(fù)雜。例如，血管由多層組成，而多層又由各種細(xì)胞類型組成。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行臨床前研究，以在測試安全性和有效性之前優(yōu)化生物墨水成分和3D打印參數(shù)。

“我們目前正在進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)和生物材料，”張說。 “我們的目標(biāo)是創(chuàng)造具有足夠機(jī)械穩(wěn)定性的管狀結(jié)構(gòu)，以維持身體。”

該團(tuán)隊(duì)于8月23日發(fā)表在Advanced Materials上的論文中描述了它的新方法和結(jié)果。