跨尺度血管结构的生物3D打印

生物3D打印宏微跨尺度血管结构

3D Bioprinting of Vessel-likeStructures with Multilevel FluidicChannels

DOI:10.1021/acsbiomaterials.6b00643

   心血管疾病是当今世界威胁人类最严重的疾病之一,其作用机制复杂,目前基于动物实验及平面细胞实验的研究与人体环境相差甚远,如果能够在体外构建一个可以模拟体内血管环境的血管模型,在这个模型上进行化学刺激和力学刺激,将会为心血管疾病机理的探讨提供高效的工具。我们团队经过两年多的研究探索,提出了一种血管3D打印工艺,该工艺能实现宏微跨尺度血管结构的打印,宏观流道可用于各种机械力的加载,微观通道可用于营养输送以及化学物质的加载。本血管打印模型可以集成在器官芯片上,可应用于药物筛选、细胞共培养、细胞力学等领域,本研究受到国家基金重点项目、国家优秀青年基金、浙江省杰出青年基金项目资助。

   基于生物打印的方法在体外构建血管结构一直是组织工程领域的研究热点,常见的方法主要包括:直接打印管状结构和在凝胶结构中构建流道网络,虽然这些方法制造出的血管模型在一定程度上可以模拟真实血管的功能,但是它们无法同时满足化学加载和力学加载的要求,故无法用于体外模拟血管环境平台的搭建,进而难以用于血管类疾病机理的研究。

我们提出了一种全新的血管打印方法,其特点是能实现宏微跨尺度流道的同时成形。通过课题组自行研发的血管打印机,利用同轴喷头制造出中空凝胶纤维,装载成纤维细胞和平滑肌细胞的凝胶纤维可控沉积在三维打印平台中的旋转模板上,内皮细胞种在中空凝胶纤维融合后形成的宏观通道内。课题组通过大量的工艺实验,系统解决了跨尺度血管结构的成型问题;通过流体流动实验演示了多尺度流道的用处;并通过后续的三层细胞培养实验展示了在组织工程应用中的可能性。

我们很欣慰的是通过这个研究,将生物3D打印机实现了产业化,预计今年6月份将能批量提供,本生物3D打印机及生物制造套件可实现包括可打印血管等含细胞的生物组织、人工骨等陶瓷材料、载药支架等的高效制造。欢迎感兴趣的老师联系我,继续就这一领域进行深化研究哈,yongqin@zju.edu.cn

题外话:ACS Biomaterials延续了ACS出版社的一贯高质量要求,共4个审稿人意见都非常专业,我们的Response Letter就足足写了30页。

 

 

42 3D Bioprinting of Vessel-like Structures with Multilevel Fluidic Channels.pdf

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