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3D打印血管组织成功植入老鼠体内

来源:PVDF板材供应商-煌业塑胶    作者:PVDF板材加工

最近日本科学家在PLoS ONE上的文章(Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae),介绍了他们使用生物3D打印技术打印多细胞球体(MCSs,由人类组织细胞组成)构成的无支架血管组织,通过细针排列的支架先做支撑,精妙设计打印出来血管组织,然后将细针组合取出。

一般来说,当有患者血管出现被病变、损坏或堵塞时,医生通常会使用血管移植物来替代它,让血液流通回复正常,以使充足的氧气和营养到达心脏。而安放这种人造血管则是一个需要精妙手段的任务,而让情况更加复杂的是很难找到合适的合成替代物。具体地说,在当前的临床环境里直径在4毫米以下根本没有可用的人造血管。除此之外,合成血管还有其它广范的用处,但是问题在于医生们根本找不到可用的。

而当前的这些合成血管即使勉强可用,它们的效果也不太理想,因为它们缺乏抗血栓的属性、不具有生物相容性,而且没有足够的抗感染能力。为了努力解决这些缺陷,这群主要来自日本佐贺大学医学院的研究人员,开始尝试用生物打印机并使用来自患者身上的细胞打印出人造血管。

这些科学家的此项成果是建立在其它组织工程领域正在进行的关于探索创建生成无支架可能性的研究基础上的。而如何打印无支架组织被认为是打造一系列生物植入物部件,并利用细胞的自然倾向将其聚集在一起,形成球形结构的关键。该生物3D打印机系统能够使用这些球形结构,就好像它们是线材的一部分,并将其打印在一起创建出一个三维结构。

这种技术可以使生物打印机加载这些多细胞球状体(MCS)并以此为材料打印出3D建模软件设计出的3D结构。在为该论文进行的试验中,科学家们根据预先设计的计算机模型用总共500个MCS组装成由一个针阵列支持的单个3D结构。它总共花了1.3个小时才能完成这次打印,而为了避免干扰该结构的稳定性,四天后才去除针阵列。

不幸的是,这个实验的部分内容涉及到使用“裸大鼠(一种实验用老鼠)”作为研究对象,好在它们是安乐死的。从对老鼠的实验中,研究人员能够证明他们的努力取得了成功。正如他们在论文《用一台改装生物3D打印机创造的无支架管状组织及其在植入大鼠胸主动脉时的内皮化(Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae)》中描述的:

“我们开发了一种新的方法,该方法使用MCS和基于生物3D打印机的系统创建出无支架小口径管状组织。我们成功地将该管状组织植入到大鼠体内,并发现,在植入后该结构的内管腔表面覆盖上了内皮细胞。虽然已经有一些研究试图将MCS用于无支架人工血管的组织工程。但据我们所知,这是第一份显示用组织工程和一种再生技术制造的管状组织在植入活体之后显示有内皮细胞覆盖组织内表面的报告。”

简单地说,就是这些科学家制造的管状组织能够被生物体接受,并在其内腔生成更接近血管的内皮细胞,这为科学家进一步3D打印出真正的血管系统奠定了坚实的基础。

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