水稻研究人员用激光和糖进行3D打印以建立复杂的血管网络

赖斯大学的研究人员发现了一种可以产生血管网络的方法，该网络是人体最复杂的结构之一。
 

使用糖粉和选择性激光烧结，研究人员能够从复杂的分支和复杂的糖网络中构建大型结构，这些网络溶解的为实验室生长的组织中血液创造了通途。

这是该团队为工程组织构建复杂的血管网络的最新成果，以证明它们可以使密集包装的细胞存活两周。

他们的科学研究结果发布在《自然生物医学工程》杂志期刊上，证实了开发新技术和材料来模仿和概括复杂的血管分层网络，使他们可以有足够数量的细胞提供氧气和营养，从而获得了有真正意义上的长寿与长期治疗功能。

“工程临床相关的组织是数百万活细胞的上百个大组织的结构，”一个生物工程研究生赖斯说，在如此大的组织中为所有细胞提供足够的氧气和营养，是一个巨大的挑战。

大自然通过复杂的血管网络演化解决了这个问题，这些血管网络以类似树枝的方式编织在我们的组织和器官中。

伴随着血管从中央躯干支系出来，血管的壁厚一起减小，但总数却增多，从而使氧气和营养物质有效地传递到全身的细胞。

数十年来，克服3D打印血管的复杂性一直是组织工程中的关键挑战，因为只有少数3D打印研究已接近模拟生成血管所需的体内条件。

没有它们，用于移植的生物打印器官和组织的未来将仍然遥遥无期。

许多器官具有独特的复杂血管，例如高度血管化的肾脏，通常接收心脏输出的五分之一；或者肝脏，负责接收来自心脏的30％以上的血液。到目前为止，肾脏移植是世界上最常见的器官移植类型，其次是肝脏移植，这使其成为再生医学专家应对血管生成的关键。

“在某一些构造上，比如垂悬结构，支系网络和多血管网络，这类对于挤出印刷确实无法很好地完成，”米勒说。

他在博士后研究期内用3D挤出打印机演示了糖模板的概念。

选择性激光烧结使我们在所有三个维度上都拥有更多的管控权，这使我们可以轻松访问复杂的网络拓扑结构，并且仍保留糖材料的效用。

赖斯米勒生物工程实验室的研究人员优先考虑的是生成新的3D打印工艺和用于血管化的生物材料。

该实验室具有使用糖构建血管网络模板的悠久历史。

Miller过去曾描述过糖如何与人体生物相容，构造坚固且总体而言是一种可以以血管网络形状3D打印的好材料。

他对该项目的最初灵感是复杂的甜点，甚至暗示“我们在这里开发的3D打印过程如同制作十分精准的焦糖布丁”。

为了更好地制作纸巾，Kinstlinger挑选了一种特殊的糖混合物来印刷模板，随后用液态凝胶中的细胞混合物填充印刷糖网络周围的体积。

在几分钟内，凝胶变成半固体，糖溶解并冲走，留下了养分和氧气的开放通道。

显然，糖对于团队来说是一个不错的选择，它提供了创建血管模板的机会，因为它在干燥时很持久，并且可以快速溶解在水中而不会损坏附近的细胞。
 

为了更好地在研究中创建树状血管结构，研究人员与神经系统公司合作开发了一种计算算法，该系统使用计算机模拟制作受自然界图案启发的独特艺术品，珠宝和家庭用品。

在创建了以这类可计算生成的血管结构图案化的组织后，该团队演示了通道内内皮细胞的播种，并致力于研究周围组织中生长的细胞（包括称为肝细胞的啮齿动物肝细胞）的存活和功能。

肝细胞实验操作是与华盛顿大学（UW）的生物工程师和研究合著者凯利·史蒂文斯（KellyStevens）合作进行的，凯利·史蒂文斯（KellyStevens）的研究小组专门研究这类众所周知难以在体外维持的脆弱细胞。

研究结果使研究小组可以使用糖作为特殊成分和选择性激光烧结技术，帮助推动该领域向模仿人体血管网络的功能发展，最终向大量组织中的所有细胞输送足够的氧气和营养。

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Miller认为他们团队可以证明通过3D血管网络进行灌注使我们可以维持这类大型的肝样组织。他们已经向前迈出了令人振奋的一步。

阅读到结尾的小伙伴，希望今天有关3D打印的知识可以带给你新的认知。 要是想了解更多的3D打印知识，欢迎持续关注白令三维哦~