工程师培育3D生物打印血管

动脉瘤、外周动脉疾病和血管内血栓等血管疾病占全球死亡人数的31%。尽管有这样的临床负担，心血管药物的进展在过去20年已经放缓。心血管治疗发展的下降归因于将可能的治疗方法转化为批准的方法缺乏效率，特别是由于体外与体内的研究之间存在差异。

德克萨斯A&M大学的研究人员旨在改造现有的方法，通过将3D生物打印引向血管医学，最大限度地减少这一差距，并提高这些技术的可翻译性。

生物医学工程系的一个团队，由副教授Akhilesh Gaharwar和助理教授Abhishek Jain领导，设计了一个3d生物打印血管模型，模拟了原生血管功能和疾病反应。Gaharwar是一名生物材料专家，他开发了新型生物墨水，提供了前所未有的生物相容性以及打印血管所需的机械特性的控制，而Jain的专长在于创建血管和血液疾病的仿生模型。这个跨学科的合作项目最近发表在杂志上先进医疗材料．

3D生物打印是一种先进的制造技术，能够以嵌入细胞的一层一层的方式生产独特的组织形状结构，使其排列更可能反映血管结构的原生多细胞构成。介绍了一系列水凝胶生物墨水来设计这些结构;然而，现有的生物墨水在模拟天然组织的血管组成方面存在局限性。目前的生物墨水缺乏高打印性，无法将高密度的活细胞沉积到复杂的3D结构中，这使得它们的效果较差。

为了克服这些缺点，Gaharwar和Jain开发了一种新的纳米工程生物墨水来打印3D，解剖精确的多细胞血管。他们的方法为宏观结构和组织级微观结构提供了更好的实时分辨率，这是目前可用的生物墨水无法实现的。

Gaharwar说:“这种纳米工程生物墨水的一个显著独特的特点是，无论细胞密度如何，它都具有很高的印刷适印性，并且能够在生物打印过程中保护被包裹的细胞免受高剪切力的影响。”“值得注意的是，3d生物打印的细胞保持健康的表型，并在制造后近一个月仍可存活。”

利用这些独特的特性，纳米工程生物墨水被打印成3D圆柱形血管，包括内皮细胞和血管平滑肌细胞的活共培养，这为研究人员提供了模拟血管功能和疾病影响的机会。

这种3d生物打印血管为了解血管疾病的病理生理学和评估临床前试验中的治疗方法、毒素或其他化学物质提供了潜在的工具。

其他项目合作者包括休斯顿卫理公会研究所的约翰·库克博士和俄克拉荷马大学的哈维尔·乔。这项研究由美国国立卫生研究院、国家科学基金会和德克萨斯农工大学校长卓越基金资助。

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