研究人員開發(fā)出3D生物打印血管

由副教授 Akhilesh Gaharwar 博士和助理教授 Abhishek Jain 博士共同領導的生物醫(yī)學工程系的一個團隊設計了一個模擬血管健康和疾病狀態(tài)的 3D 生物打印模型，從而為以更好的精度實現(xiàn)可能的心血管藥物進展的方法。

動脈瘤、外周動脈疾病和血管內凝塊等血管疾病占全球死亡人數(shù)的 31%。盡管有這種臨床負擔，但心血管藥物的進步在過去 20 年中已經(jīng)放緩。心血管治療開發(fā)的減少歸因于將可能的治療方法轉化為批準的方法缺乏效率，特別是由于在體外進行的研究與體內進行的研究之間存在差異。

該團隊在德克薩斯 A&M 大學的研究旨在通過將 3D 生物打印導向血管醫(yī)學來重塑當前的方法，以最大限度地減少這種差距并提高這些技術的可譯性。Gaharwar 是一位生物材料專家，開發(fā)了新型生物墨水，可提供前所未有的生物相容性和對打印血管所需機械性能的控制，而 Jain 的專長在于創(chuàng)建血管和血液疾病的體外仿生模型。這個跨學科的合作項目最近發(fā)表在Advanced Healthcare Materials雜志上。

3D 生物打印是一種先進的制造技術，能夠以嵌入細胞的逐層方式生產(chǎn)獨特的組織形狀構造，使這種排列更有可能反映血管結構的天然多細胞構成。引入了一系列水凝膠生物墨水來設計這些結構;然而，可以模擬天然組織血管組成的可用生物墨水存在局限性。當前的生物墨水缺乏高可印刷性，無法將高密度的活細胞沉積到復雜的 3D 結構中，從而降低了它們的效率。

為了克服這些缺點，Gaharwar 和 Jain 開發(fā)了一種新的納米工程生物墨水來打印 3D、解剖學上準確的多細胞血管。他們的方法為宏觀結構和組織級微觀結構提供了改進的實時分辨率，這是目前可用生物墨水無法實現(xiàn)的。

“這種納米工程生物墨水的一個非常獨特的特性是，無論細胞密度如何，它都表現(xiàn)出高可印刷性和保護封裝細胞免受生物打印過程中高剪切力的能力，”Gaharwar 說。“值得注意的是，3D 生物打印細胞保持健康的表型，并在制造后近一個月內保持活力。”

利用這些獨特的特性，納米工程生物墨水被打印到 3D 圓柱形血管中，由內皮細胞和血管平滑肌細胞的活共培養(yǎng)物組成，這為研究人員提供了模擬血管功能和疾病影響的機會。

這種 3D 生物打印容器為了解血管疾病病理生理學和評估臨床前試驗中的治療方法、毒素或其他化學物質提供了一種潛在工具。

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