研究

技术研究人员3D打印血管用于组织植入物的网络

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一个科学家团队以色列理工学院(技术)使用3D打印来形成能够向植入组织供应血液的血管网络。

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(ERC)根据欧盟的地平线2020研究和创新计划,Revenberg的干细胞和组织工程实验室的Ariel Alejandro Szklanny博士寻求为移植组织的分层血管网络,利用3D印刷。

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抱怨它是从烟草植物中提取的。

一旦创造了脚手架,组织就在用另一种基于胶原基的生物链接印刷并组装在其周围的3D,以及在内部形成的微小血管网络。然后用内皮细胞覆盖大型血管支架,其构成体内血管内层。

将结构孵育一周,通过该结构,大型支架与周围组织中的较小生物印刷机的血管产生功能连接以模拟人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。

改善组织移植

为了测试3D印刷血管网络的功能能力,技术团队将组织结构移植到大鼠中,将其连接到动物的股动脉中。血液能够通过血管网络成功地流过移植的组织,而不会经历泄漏。

根据技术团队的说法,该研究构成了对个性化药物的“重要步骤”,并展示了3D生物印刷的可行性。该技术使得能够具有所需的精确尺寸和形状的大型血管,其3D印刷并与需要植入的组织组装在一起。

Significantly, being able to implant a tissue with its own blood vessel network could eliminate the need to implant tissues into a healthy part of the body first so that it can be permeated by the body’s own blood vessels, before transplanting it again in the affected area. The fact that such tissue can be formed using a patient’s own cells could also substantially reduce, and even eliminate, the risk of the body rejecting the implant.

前进,技术团队将继续通过调整植入较大的动物(如猪)植入较大的动物的3D印刷血管网络来评估其方法的可扩展性和易用性。该团队认为他们的技术可以在适合移植的完全实验室生长的患者特异性组织中水解新的路径。

有关该研究的进一步信息,请参阅标题为:“3D生物印刷,具有分层血管网络(船只)的工程组织襟翼,用于直接宿主到植入灌注”发表于先进的材料杂志。该研究由A. Szklanny,M. Machour,I. Redenski,V.Choochola,I. Goldfracht,B. Kaplan,M. epshtein,H. Yameen,U. Merdler,A. Feinberg,D. Seliktar,N. Korin,J.Jaroš和S. Levenberg。

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印刷

雷电竞充值已经利用了添加剂制造技术,以便在过去的血管模仿结构中产生了血管模拟结构,研究人员寻求提供药物开发的替代方法,消除人类和动物测试,以及疾病治疗

回到2018年,研究人员来自铜博尔德开发了一种使用受控氧抑制的3D打印方法模仿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,生物工程师来自加州大学圣地亚哥开发了一种3D生物打印方法来生产栩栩如生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,研究人员使用了修改过的3D细胞印刷技术来生产a仿生血管已成功植入生活大鼠,以及一支球队德克萨斯州A&M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,并可能为先进的心血管药物开发

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特色图片显示C具有围绕水凝胶结构的3D印刷的制造与整合。图像通过先进的材料。