以色列理工学院的一组研究人员使用3D打印技术重建了能够为组织植入物供血的逼真的复杂血管结构。该团队的目标是根据患者的个人需求设计厚的组织瓣。
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生物打印技术已经在生物医学研究中用于“打印”组织。活细胞与水凝胶混合，一层一层地沉积在支架上，以复制所需的组织。
这样就不需要将组织植入患者的肢体，因为在移植前，组织已经被血管渗透。这为移植前完全定制组织提供了可能，并降低了移植排斥的风险。
3D打印入门教程
3D打印，也被称为增材制造，是工程、制造、生物医学研究和其他行业创新的前沿。2D打印机只能打印高度和宽度，而3D打印机还可以打印深度。
一种材料，如塑料，通过打印机喷嘴，这是由计算机控制的。当喷嘴头上下移动或左右移动时，它会沉积连续的材料层，然后沉淀成所需的形状。几乎任何形状都可以用这种方法重现。
生物打印机使用同样的原理，除了使用的材料是由活细胞组成的生物材料——“生物墨水”。一种可溶解的凝胶或胶原蛋白——如阿里尔·亚历杭德罗·斯克兰尼博士使用的重组人甲基丙烯酸胶原蛋白(rhCollMA)——被用来构建和生长细胞。
通过这种方法，像Szklanny博士这样的研究人员，在Technion的干细胞和组织工程实验室的Shulamit Levenberg教授手下工作，可以复制像血管这样复杂的生物结构。
研究复杂的生物结构
心血管系统是脊椎动物和无脊椎动物的共同特征，已经进化了6亿多年。它复杂的树状结构将营养物质分配给组织，并促进细胞废物的清除。
工程如此复杂的层次结构仍然是一个未解决的挑战，因为目前的技术只专注于创建自组装微血管结构或中尺度(>1mm直径)血管置换。1
被设计成大于营养物质扩散极限的组织需要血管网络来支持营养物质和废物的运输。
然而，Ariel Szklanny博士将体内血管内层的内皮细胞植入聚合胶原支架上。这导致了血管结构的自发形成。
以往的研究表明，自组装微血管网络可以改善体外组织发育，并促进植入后的血管整合。1
然而，这些研究并没有显示如何将工程组织直接整合到患者的血管结构中，他们也没有考虑工程组织如何与宿主相互作用，或者工程方法如何只关注细长管状结构。
Levenberg教授和他的团队使用了一种新方法来弥合微型(直径小于1mm)和中尺度血管结构之间的差距。他们利用3D生物打印技术在血管形状的胶原蛋白支架上复制微血管。
使用胶原蛋白支架
Technion团队在细胞外基质(ECM)蛋白环境中生物打印了一个自组装的微血管网络。这个结构连接到一个更大的管状血管支架，准备植入。
在这种结构中，微血管从血管支架中接受营养物质，形成包含有功能的血管网的组织单元。
分层的血管结构是复制可植入的厚组织所必需的。目前的技术依靠中尺度血管植入或在体外培养微血管结构。
Technion团队是第一个将微血管形状的结构与3D打印的血管组织相结合的团队。这样，就产生了完全分级的血管结构，为移植做好了准备。
这是一种多用途的方法，使用人类胶原蛋白生物墨水和血管支架重建层次结构，可以很容易地植入组织皮瓣。这一突破代表了个性化医疗的重大飞跃。
参考资料及进一步阅读
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Szklanny, A。et al。(2021)“利用分层血管网络(VesselNet)的工程组织皮瓣的3D生物打印技术，直接进行宿主到植入物的灌注，”先进材料(Deer亚博网站下载field Beach，佛罗里达州), p . e2102661。
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Hanaphy, P.， Everett, H. and Sertoglu, K. (2021)Technion研究人员3D打印血管网络用于组织植入，3 dprintingindustry.com．可以在:https://3dprintingindustry.com/news/technion-researchers-3d-print-blood-vessel-networks-for-tissue-implants-197078/。
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