Technion研究人员3D打印用于组织植入的血管网络，有望消除移植排斥风险

导读：如果把我们的身体比作一台精密机器的话，那血管就好比是这台机器内部错综复杂的电线网络。血管网络在人体内的作用至关重要，它担负着向各身体内各处组织和器官输送氧气和营养物质的角色。一般来讲，移植后的组织要想被新身体接受并成功使能，一个重要前提就是需要形成血管，以便供给能量。2021年10月4日，来自以色列理工学院（Technion）的一个科学家团队利用3D打印技术创建了一个能够为植入组织供血的血管网络。

这个研究团队由以色列理工学院教授Shulamit Levenberg领衔，并成功3D打印了一个带有血管网络的组织瓣，据说这是第一次包含大血管和小血管的功能性组合。

这一突破性进展有可能消除先将组织移植到病人的健康肢体，使其被身体的血管渗透，然后再移植到患处的中间步骤。3D打印血管还能为病人提供更多的定制服务，并有助于降低植入物的排斥风险。
 3D打印血管网络

在欧盟地平线2020研究和创新计划下的欧洲研究理事会（ERC）的支持下，以色列理工学院莱文伯格干细胞和组织工程实验室的ArielAlejandro Szklanny博士尝试利用3D打印技术为移植组织创建一个分层的血管网络。

他首先3D打印了一个聚合物支架，模仿大血管的大小和形状。该支架被打印成空心管的形式，侧面有开口，以允许较小的血管附着。与以往使用动物胶原蛋白形成支架的研究不同，Szklanny使用了由以色列生物打印公司Collplant设计的人类胶原蛋白，它取自烟草植物。

一旦建立了支架，就用另一种基于胶原蛋白的生物墨水在其周围3D打印组织完成组装，支架内部会形成一个微小血管网络。然后用内皮细胞覆盖大血管支架，内皮细胞构成了人体血管的内层。

打印组织结构被培养了一周后，大的支架已经与周围组织中较小的生物打印血管建立了功能连接，以模仿人类血管网络的层次结构。

△制造和植入可灌注的血管化组织。图片来自先进材料

 改善异体组织移植排斥现象    

     为了测试3D打印血管网络的功能能力，以色列理工学院的团队将组织结构移植到一只大鼠身上，将其连接到动物的股动脉上。结果发现，血液能够成功地通过血管网络流经移植的组织，而没有出现渗漏。以色列理工学院研究团队声称，这项研究是迈向个性化药物的 "重要一步"，并证明了3D生物打印的可行性。该技术能够将所需的精确尺寸和形状的大型血管进行3D打印，并与需要植入的组织组装在一起。

△冠状动脉VascFold的制造和与3D打印的周围水凝胶结构的整合。图片来自先进材料

        重要的是，能够植入具有自身血管网络的组织，就不需要先将组织植入身体的健康部位，使其先被身体自身的血管渗透，然后再将其移植到受影响的部位。事实上，这种组织可以用病人自己的细胞形成，这也可以大大减少甚至消除身体对植入物的排斥风险。展望未来，以色列理工学院团队将继续评估其方法的可扩展性和可转化性，将3D打印的血管网络植入更大的动物，如猪。该团队还认为，他们的技术可以打开一条新的道路，以实现适合移植和完全在实验室培育的病人特定组织。

       关于这项研究的更多信息，可以在《Advanced Materials》杂志上发表的论文中找到：" 3D bioprinting of engineered tissue flaps with hierarchicalvessel networks (VesselNet) for direct host-to-implant perfusion"。该研究由A. Szklanny, M. Machour, I. Redenski, V. Chochola, I. Goldfracht, B.Kaplan, M. Epshtein, H. Yameen, U. Merdler, A. Feinberg, D. Seliktar, N. Korin,J. Jaroš, and S. Levenberg共同撰写。

相关论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102661

血管3D打印

     在此之前，增材制造技术已被用于创建血管模拟结构，研究人员试图为药物开发提供替代方法，避免人体和动物试验，以及用于疾病治疗。早在2018年，来自CUBoulder的研究人员开发了一种3D打印方法，使用受控的氧气抑制来模仿血管的结构和几何形状。研究目的是创建可以为疾病建模定制的微观结构。大约在同一时间，加州大学圣地亚哥分校的生物工程师们开发了一种3D生物打印方法，以生产包含血管网络的逼真的器官组织模型。这些网络能够使一个乳腺癌肿瘤在体外存活，并形成一个血管化的人类肠道模型。

       最近，来自德克萨斯A&M大学的一个团队用一种改良的3D细胞打印技术制作了一个仿生血管，并成功植入一只活体大鼠体内。据了解，研究人员用3D生物打印技术制作了一个由新的纳米工程水凝胶生物墨水制成的高度逼真的血管模型，这种水凝胶紧密地模仿了真实血细胞的自然血管功能和疾病反应，并有可能为最新的心血管药物开发铺平道路。