數(shù)十年來，克服3D打印血管的復(fù)雜性一直是組織工程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，因?yàn)橹挥猩贁?shù)3D打印研究已接近模擬生成血管所需的體內(nèi)條件。Miller過去曾描述過糖如何與人體生物相容，構(gòu)造堅(jiān)固且總體而言是一種可以以血管網(wǎng)絡(luò)形狀3D打印的好材料，賴斯米勒生物工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員優(yōu)先考慮的是生成新的3D打印工藝和用于血管化的生物材料。

1、3D打印能打印血管嗎？

賴斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可以產(chǎn)生血管網(wǎng)絡(luò)的方法，該網(wǎng)絡(luò)是人體最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之一。使用糖粉和選擇性激光燒結(jié)，研究人員能夠從復(fù)雜的分支和復(fù)雜的糖網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建大型結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)溶解的為實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的組織中血液創(chuàng)造了通途，這是該團(tuán)隊(duì)為工程組織構(gòu)建復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)的最新成果，以證明它們可以使密集包裝的細(xì)胞存活兩周。

他們的科學(xué)研究結(jié)果發(fā)布在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志期刊上，證實(shí)了開發(fā)新技術(shù)和材料來模仿和概括復(fù)雜的血管分層網(wǎng)絡(luò)，使他們可以有足夠數(shù)量的細(xì)胞提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)，從而獲得了有真正意義上的長(zhǎng)壽與長(zhǎng)期治療功能，“工程臨床相關(guān)的組織是數(shù)百萬活細(xì)胞的上百個(gè)大組織的結(jié)構(gòu)，”一個(gè)生物工程研究生賴斯說，在如此大的組織中為所有細(xì)胞提供足夠的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

大自然通過復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)演化解決了這個(gè)問題，這些血管網(wǎng)絡(luò)以類似樹枝的方式編織在我們的組織和器官中，伴隨著血管從中央軀干支系出來，血管的壁厚一起減小，但總數(shù)卻增多，從而使氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效地傳遞到全身的細(xì)胞。數(shù)十年來，克服3D打印血管的復(fù)雜性一直是組織工程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，因?yàn)橹挥猩贁?shù)3D打印研究已接近模擬生成血管所需的體內(nèi)條件，

沒有它們，用于移植的生物打印器官和組織的未來將仍然遙遙無期。許多器官具有獨(dú)特的復(fù)雜血管，例如高度血管化的腎臟，通常接收心臟輸出的五分之一；或者肝臟，負(fù)責(zé)接收來自心臟的30％以上的血液，到目前為止，腎臟移植是世界上最常見的器官移植類型，其次是肝臟移植，這使其成為再生醫(yī)學(xué)專家應(yīng)對(duì)血管生成的關(guān)鍵。“在某一些構(gòu)造上，比如垂懸結(jié)構(gòu)，支系網(wǎng)絡(luò)和多血管網(wǎng)絡(luò)，這類對(duì)于擠出印刷確實(shí)無法很好地完成，”米勒說，

他在博士后研究期內(nèi)用3D擠出打印機(jī)演示了糖模板的概念。選擇性激光燒結(jié)使我們?cè)谒腥齻€(gè)維度上都擁有更多的管控權(quán)，這使我們可以輕松訪問復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且仍保留糖材料的效用，賴斯米勒生物工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員優(yōu)先考慮的是生成新的3D打印工藝和用于血管化的生物材料。該實(shí)驗(yàn)室具有使用糖構(gòu)建血管網(wǎng)絡(luò)模板的悠久歷史，

Miller過去曾描述過糖如何與人體生物相容，構(gòu)造堅(jiān)固且總體而言是一種可以以血管網(wǎng)絡(luò)形狀3D打印的好材料。他對(duì)該項(xiàng)目的最初靈感是復(fù)雜的甜點(diǎn)，甚至暗示“我們?cè)谶@里開發(fā)的3D打印過程如同制作十分精準(zhǔn)的焦糖布丁”，為了更好地制作紙巾，Kinstlinger挑選了一種特殊的糖混合物來印刷模板，隨后用液態(tài)凝膠中的細(xì)胞混合物填充印刷糖網(wǎng)絡(luò)周圍的體積。

在幾分鐘內(nèi)，凝膠變成半固體，糖溶解并沖走，留下了養(yǎng)分和氧氣的開放通道，顯然，糖對(duì)于團(tuán)隊(duì)來說是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它提供了創(chuàng)建血管模板的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗诟稍飼r(shí)很持久，并且可以快速溶解在水中而不會(huì)損壞附近的細(xì)胞。為了更好地在研究中創(chuàng)建樹狀血管結(jié)構(gòu)，研究人員與神經(jīng)系統(tǒng)公司合作開發(fā)了一種計(jì)算算法，該系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)模擬制作受自然界圖案啟發(fā)的獨(dú)特藝術(shù)品，珠寶和家庭用品，

在創(chuàng)建了以這類可計(jì)算生成的血管結(jié)構(gòu)圖案化的組織后，該團(tuán)隊(duì)演示了通道內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞的播種，并致力于研究周圍組織中生長(zhǎng)的細(xì)胞（包括稱為肝細(xì)胞的嚙齒動(dòng)物肝細(xì)胞）的存活和功能。肝細(xì)胞實(shí)驗(yàn)操作是與華盛頓大學(xué)（UW）的生物工程師和研究合著者凱利·史蒂文斯（KellyStevens）合作進(jìn)行的，凱利·史蒂文斯（KellyStevens）的研究小組專門研究這類眾所周知難以在體外維持的脆弱細(xì)胞，

2、3D打印能打印人體器官嗎？