中國在3D打印血管方面貢獻竟然這么大

3D打印血管的技術水平主要體現在在抗凝血性、抗縫合性、生長修復能力方面，臨床上血管移植物一般應具備以下幾個特性：良好的血液相容性，無血栓形成;足夠的力學性能和抗縫合強度;良好的生物可降解性和組織再生能力;溶出物、滲出物及降解物無毒、無免疫排異反應。

國際上對于3D打印人工血管從美國哥倫比亞大學，到克萊姆森大學、新加坡南洋理工大學、美國猶他大學、美國南卡羅來納醫科大學、美國伊利諾伊大學香檳分校、美國賓夕法尼亞大學、美國華盛頓大學等都做了不懈的努力，頗有建樹的是哈佛大學。

曲徑通幽的技術

哈佛大學的研究人員在整個打印過程中使用了三種生物墨水。其中第一種墨水含有細胞外基質，這是一種由水、蛋白質和碳水化合物構成的復雜混合物，用于連接每個細胞，從而形成一個組織。第二種墨水包含細胞外基質和干細胞。第三種用于打印血管，這種墨水在冷卻過程中融化，所以研究人員可以從冷卻的物質中將墨水抽出來，并保留空心管 。那么在3D打印人工血管這方面，國內的進展如何?

南開大學

關鍵詞：三層人工血管制備技術

南開大學認為當前制備各種類型的小口徑人工血管技術，大致可分三類：包括以合成材料和天然材料為基質制備人工血管技術，天然血管脫細胞技術以及自組裝技術。其中第一種技術利用靜電紡絲，粒子瀝濾，相分離等多種技術制備具有孔隙的人工血管，然而在利用這些技術制備人工血管的過程中極少考慮并控制人工血管內表面物理拓撲結構。而大量基礎研究顯示人工血管材料表面的拓撲結構(如光滑與粗糙程度)，會影響血漿蛋白以及血小板的粘附，同時也會影響內皮細胞和平滑肌細胞的粘附和增殖，進而影響人工血管的通暢。南開大學設計并制備了由內層、中層和外層組成的三層人工血管。步驟概括如下：

人工血管內層制備：以生物可降解高分子為原料，由墨水打印法制備人工血管內層。

由于內表面光滑致密所以能夠抑制血漿蛋白和血小板粘附，同時防止在植入時血液向人工血管壁滲透，引發急性血栓，另外致密的內層能夠增強軸向的力學強度;

人工血管中層制備：中層是在人工血管內層外側通過靜電紡絲，濕法紡絲，熔融紡絲或3D打印技術中的一種或者幾種制備得到，由具有一定角度排布的直徑為5-100微米螺旋取向纖維纏繞而成。中層的主要作用是引導周圍組織細胞向支架內部取向生長，實現細胞外基質取向沉積排布，同時取向微米纖維能夠提供徑向力學支持。

人工血管外層制備：外層是在人工血管內層和中層外側通過熔融紡絲和3D打印法制備，主要是在人工血管彎曲時起到防止打折的作用。

上海大學

關鍵詞：分叉結構三維分層血管支架

人體內的血管內徑從5微米到25毫米不等，尺寸較大的血管壁有明顯的三層結構：內膜，中膜和外膜。內膜是附著在基底膜上的單層內皮細胞;中膜由大量的平滑肌細胞或彈性組織構成;外膜主要由包含成纖維細胞和血管。

在組織工程血管支架成形工藝方面，常常使用的工藝方法主要可以分為兩類：一類是基于血管模型預建立方法;另一類是基于組織結構內血管網絡生成的方法。血管模型預建立方法又可以分為利用模具澆注和結合電紡絲技術成形的方法;而基于組織結構內血管網絡生成的方法主要是通過3D細胞培養技術，利用內皮細胞等自發地在生物支架內形成細微的通道。這些傳統方法雖然獲得了較成功的血管支架或具有血管網絡的支架，但是目前制備多層血管支架的工藝方法很難實現支架三維空間的結構以及血管分叉的形態，而能夠實現一定三維分叉流道結構的工藝方法又很難實現血管的三層結構。

上海大學針對已有血管支架制備工藝存在的缺陷，提供一種分叉結構三維分層血管支架的成形系統和方法，e鍵打印了解到該系統通過3D打印技術制造模具，通過向模具中灌注水凝膠的方式，進行血管支架的逐層制備;利用普朗尼克F127犧牲材料，通過先添加后犧牲的方法實現血管支架的中空結構，最終形成具有分叉結構的三維分層血管支架。

藍光英諾

關鍵詞：3D生物打印技術促進人工血管內皮化

藍光英諾公告稱，其3D生物打印血管申請臨床試驗，動物在體實驗成功之后，下一步藍光英諾3D生物打印血管將向有關監管機構申請臨床試驗。

藍光英諾3D生物打印的專利技術是生物磚，生物磚的技術意義在于實現對細胞的精確排布，這是人工構建組織器官的關鍵。藍光英諾認為已知的生物打印技術存在著缺陷。目前大多數生物打印方法均無法實現對細胞的精確排布，從而也不能制造出具有精細結構的微組織團塊。與此同時，在目前已經知曉的生物打印方法中，所使用的細胞均缺乏力學保護。因此，當將細胞用于3D生物打印時，細胞易于因外界壓力或剪切力的傷害而受損或死亡。這大大限制了生物打印技術的應用。

藍光英諾的生物磚打印技術給細胞提供了有效的力學保護，從而確保了細胞在打印過程中存活率(達到90%以上)。藍光英諾所制備的生物墨汁可在生物打印過程中實現細胞的精確排布，實現組織或器官的精確生物打印。微血管是組織內部細胞獲取營養物質及排出代謝物的唯一通道。使用生物磚構建的人工構建體(如人工組織)，需要能夠形成微血管，以使其內部細胞能夠存活，內部具備微血管是組織塊具備生物學功能的重要條件。

廣州宏暢生物科技

關鍵詞：實現生物人工血管的體內重塑

廣州宏暢生物科技研發出具有良好力學性能、能實現自我在體重塑的生物人工血管，能將生物人工血管轉換為一個能持續釋放腺苷的生物反應器，有效的優化局部微環境和促進其快速內皮化，用于臨床上修復血管缺損或血管搭橋。

廣州宏暢生物科技的制作步驟包括血管支架復合材料的獲取，編織血管，血管的修飾。其中3D打印技術體現在編制血管和血管的修飾過程中。

關于降解物無毒，廣州宏暢生物科技構建生物人工血管的膠原，在保持三螺旋結構的同時去除其抗原點—尾肽。e鍵打印了解到這種材料為天然生物材料，來源廣泛，無毒性，降解產物可被機體吸收，不對機體產生危害，制作簡便，易于塑形，并在功能適應性、組織相容性、理化性能、生物降解性、造價等方面優于人工合成材料。

廣州宏暢生物科技獲得的生物人工血管移植到動物體內，14天經光鏡及電鏡檢測，可見血管腔內皮細胞形態正常，密集排列，沿血管長軸分布，說明血管成功形成了自體的內皮化，液相色譜檢測生物人工血管能持續釋放腺苷分子。1個月后進行HE染色、免疫熒光染色和電鏡檢測，可見血管內皮化良好，無顯著的內膜增生和血栓形成。6個月后HE染色、免疫熒光染色和電鏡檢測，可見已經實現了血管的完全自我重塑。

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