研究

Technion研究人员3D打印血管网络用于组织植入

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一组来自以色列理工学院Technion公司已经使用3D打印技术形成了一个血管网络,能够为植入组织提供血液。

在Technion教授Shulamit Levenberg的带领下,研究人员3D打印了一个带有血管网络的组织瓣,据报道,该组织瓣首次包含大血管和小血管的功能组合。

在将组织移植到患处之前,先将组织移植到患者健康的肢体,使其能够被身体血管渗透,而这一进展有可能消除中间步骤。3D打印血管还可以为患者提供更个性化的服务,并有助于降低植入物排斥反应的风险。

3D打印血管网络

血管网络对于将氧气和营养物质运输到身体的组织和器官是至关重要的。移植的组织需要同样的血管支持才能被人体接受并成功地发挥功能。

支持的欧洲研究理事会在欧盟“地平线2020研究和创新计划”下,Technion Levenberg干细胞和组织工程实验室的Ariel Alejandro Szklanny博士试图利用3D打印技术为移植组织创建一个分级血管网络。

他开始3D打印一种聚合物支架,模仿大血管的大小和形状。该支架以中空管的形式打印出来,中空管有侧面开口,允许更小的血管附着。与之前使用动物胶原蛋白形成支架的研究不同,Szklanny使用的是由以色列生物打印公司设计的人类胶原蛋白Collplant它是从烟草植物中提取的。

一旦支架被创造出来,组织就会被3D打印出来,并使用另一种基于胶原蛋白的生物墨水在其周围组装,然后在其中形成一个微型血管网络。然后在大血管支架上覆盖内皮细胞,这些细胞构成了体内的血管内层。

该结构被孵育一周,到那时,大支架已经与周围组织中较小的生物打印血管建立了功能连接,以模拟人类血管网络的层次结构。

制造和植入可灌注血管化组织。图像通过先进的材料。
制造和植入可灌注血管化组织。图像通过先进的材料。

改进组织移植

为了测试3D打印血管网络的功能,Technion团队将组织结构移植到一只大鼠体内,并将其附着在动物的股动脉上。血液能够通过血管网络成功地流过移植的组织,而没有出现渗漏。

据Technion团队称,这项研究是走向个性化药物的“重要一步”,并证明了3D生物打印的可行性。这项技术能够将精确大小和形状的大血管进行3D打印,并与需要植入的组织组装在一起。

值得注意的是,能够植入具有自身血管网络的组织可以消除首先将组织植入身体健康部位的需要,从而使其能够被身体自身血管渗透,然后再将其移植到受影响区域。事实上,这种组织可以使用患者自己的细胞形成,这也可以大大降低甚至消除身体排斥植入物的风险。

未来,Technion团队将继续评估他们的方法的可扩展性和可译性,将3D打印血管网络移植到更大的动物,如猪。该团队认为,他们的技术可以为完全实验室培养的适合移植的患者特异性组织开辟一条新的道路。

有关该研究的更多信息,请参阅标题为:“3D生物打印工程组织瓣与分级血管网络(VesselNet)直接进行宿主到植入物灌注,”发表在《高级材料》杂志上。该研究由A.Szklanny、M.Machour、I.Redenski、V.Chochola、I.Goldfracht、B.Kaplan、M.Epshtein、H.Yameen、U.Merdler、A.Feinberg、D.Seliktar、N.Korin、J.Jaroš和S.Levenberg合著。

冠状血管支架的制造和3D打印周围水凝胶结构的集成。图像通过先进的材料。
冠状血管支架的制造和3D打印周围水凝胶结构的集成。图像通过先进的材料。

血管3D打印

新利18在线娱乐app过去,添加剂制造技术被用于制造血管模拟结构,研究人员试图为药物开发提供替代方法,消除人体和动物试验,以及疾病的治疗

2018年,来自铜博尔德开发了一种3D打印方法,使用受控氧抑制模拟血管的结构和几何形状.这项研究的目的是创建可以定制的微观结构,用于疾病建模。

大约在同一时间加州大学圣地亚哥分校开发了一种3D生物打印方法来生产逼真的器官组织模型包含血管网络。这些网络能够使乳腺癌肿瘤在体外存活,并形成一个血管化的人体肠道模型。

最近,研究人员使用改良的3D细胞打印技术来制造仿生血管成功地植入了一只活老鼠体内,来自德州农工大学3D生物打印了一种新型纳米工程水凝胶生物墨水制成的高度逼真的血管模型。这种水凝胶非常接近真实血细胞的自然血管功能和疾病反应,并可能为心血管药物开发进展

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特色图片展示c冠状动脉血管壁制作并与3D打印水凝胶结构集成。图像通过先进的材料。

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