韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)和釜山國立大學(xué)的研究人員最近取得了一項(xiàng)重大的3D生物打印突破。他們成功開發(fā)出一種新的混合生物墨水，可用于3D打印結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對(duì)治療各種與血液循環(huán)相關(guān)的疾病至關(guān)重要。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《AdvancedFunctionalMaterials》雜志上。

當(dāng)血液循環(huán)因堵塞或血管損傷而受限，這種受限的血液供給可能會(huì)進(jìn)一步損害相關(guān)的器官和組織。這種情況被稱為缺血，會(huì)引發(fā)各種疾病，但它的治療方式仍然相對(duì)有限。經(jīng)常使用的是基于細(xì)胞的療法，但治療效果參差不齊。

許多針對(duì)缺血性問題的細(xì)胞治療利用內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPC）來刺激新的血管形成。這樣做有一個(gè)問題，那就是缺血部位通常與EPC是敵對(duì)的，這限制了EPC的存活和自我分化能力，因?yàn)闋I養(yǎng)不良、氧化應(yīng)激、炎癥和活性氧的存在。

這個(gè)問題的解決方法之一是使用去細(xì)胞化的細(xì)胞外基質(zhì)（dECM）。dECM基本上是被去除了細(xì)胞的不同有機(jī)組織的框架或骨架。由于其組成、結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì)，dECM非常適合用來鼓勵(lì)細(xì)胞在新環(huán)境中的存活和增殖。

以前的研究使用來自各種不同組織的dECM來開發(fā)3D打印生物墨水，使用這些生物墨水，研究人員成功增強(qiáng)了組織的功能性和細(xì)胞活性。此次，韓國研究人員想看看是否能類似地使用一種基于血管dECM的墨水來治療缺血引起的血管問題。他們將來自一頭豬的主動(dòng)脈組織的血管dECM與藻酸鈉水凝膠混合在一起，制成一種混合生物墨水。

使用這種混合生物墨水和一種3D同軸細(xì)胞打印方法，韓國研究團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出生物血管（BBV）。3D打印技術(shù)的易于擴(kuò)展性意味著他們能制造出一系列不同尺寸的BBV以進(jìn)行測(cè)試。研究人員專門開發(fā)了一個(gè)3D打印系統(tǒng)，并利用了市售的同軸擠出噴嘴。打印完成后，血管被放在37攝氏度下孵育30分鐘，在這個(gè)過程中水凝膠溶解，留下一個(gè)中空結(jié)構(gòu)。

研究人員在體外測(cè)試了這些空心的BBV管，包括定期測(cè)量細(xì)胞活性。結(jié)果表明，EPC的存活、增殖和分化都得到了大大的改善。研究人員還在實(shí)驗(yàn)室小鼠身上測(cè)試了這種3D打印BBV，這些小鼠的后肢有缺血癥狀。他們將BBV植入到受影響的血管附近，發(fā)現(xiàn)BBV能促進(jìn)血管的快速恢復(fù)。BBV既充當(dāng)血管植入物，也充當(dāng)一個(gè)藥物傳輸系統(tǒng)，能提供一個(gè)環(huán)境來刺激EPC，讓它們發(fā)育成功能性血管組織。

研究人員認(rèn)為這種新的混合生物墨水有許多潛在應(yīng)用，包括缺血性疾病的再生，受損血管的替換，血管化組織/器官的直接創(chuàng)建，以及血管模型和生物芯片的制造。