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近日，加州大學洛杉磯分校專業從事組織工程和生物打印的生物工程教授Ali Khademhosseini和他的團隊開發了一種新的創新技術，用于生物打印模擬復雜血管網和管道的管狀結構。這項突破性的研究最近發表在“ 先進材料 ”雜志上，可以用于植入或藥物測試的組織生物打印。

該項目得到了美國國立衛生研究院的支持，正在與哈佛大學和布萊根婦女醫院的研究人員合作開展。接下來是Khademhosseini之前的生物打印工作，他開發了一種定制的多材料生物打印機，用于生產復雜的人造組織。

雖然在生物醫學領域中有許多努力將血管整合到生物打印的組織中，但是并沒有多少人成功地匹配天然血管網絡的復雜性和可變性。據報道，聯合研究小組提出的最新方法比以往任何時候都更接近于模仿復雜的血管網絡。

Ali Khademhosseini，Levi James Knight，Jr。加州大學洛杉磯分校工程系主任

“身體中的血管不均勻，”該研究的資深研究人員，BWH醫學系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士解釋道。“這種生物打印方法可以生成復雜的管狀結構，模仿人體系統中的結構，比以前的技術具有更高的保真度。”

該過程包括從人體細胞和水凝膠材料制成的專門生物鏈。由親水聚合物組成的水凝膠經過優化，以促使人體細胞在整個油墨中增殖。接下來，將生物粉末的盒子裝入生物打印機中，該生物打印機配備有噴嘴，該噴嘴被定制用于連續打印具有多達三層的管狀結構。

至關重要的是，使用新方法打印的管狀結構是可灌注的，這意味著流體和營養物可以有效地通過它們傳輸以在整個組織中攜帶。當然，血管在將營養物質帶入整個有機組織并使其茁壯成長方面發揮著關鍵作用。在人造組織中，需要相同的功能。

“這種可調和可灌注的周向多層組織的制造代表了創造人體穹窿組織的基本步驟，”該研究的摘要中寫道。

在他們的研究中，研究人員成功地打印了人造血管和尿路上皮組織。對于后者，他們使用人尿路上皮和膀胱平滑肌細胞的組合，而對于血管組織，他們將人內皮細胞和平滑肌細胞與水凝膠混合。

隨著研究人員進一步建立生物打印組織和血管結構的方法，最終目標是制造復雜的人工組織，這些組織是患者特異性的(換句話說，是從細胞中產生的)。

“3D打印允許你制作與患者所具有的缺陷形狀實際上相同的組織，”加州大學洛杉磯分校工程主席Levi James Knight Jr.解釋說，Khademhosseini解釋說。“如果我們可以制造組織，我們不僅可以將它們移植到人體中并修復它們的疾病，而且我們還可以利用身體外的組織來測試患者和患者組織上的藥物，看看藥物將是有用與否。“

然而，挑戰仍然存在。例如，團隊必須確保生物打印的組織是可植入的，并且在體內長時間保持活力。盡管如此，研究人員仍然相信這一挑戰和其他挑戰將在不久的將來得到解決。

“我們目前正在進一步優化參數和生物材料，我們的目標是創造具有足夠機械穩定性的管狀結構，以維持身體。”