3D打印会生长的人造血管,先天性心脏疾病儿童的福音

血管植入本不是一项太难的手术,然而对于儿童而言,随着不断长大,人造血管却还是保持着原来的大小。这就会带来一些问题,患者需要做很多次手术来更换新的血管。

据南极熊了解,目前,3D打印人造组织甚至器官,并进行移植的手术也已经逐步运用于人体实验中,比如在2014年的时候,德国Fraunhofer机构就曾以3D 喷墨法加激光处理成功制造出人造血管。2015年四川蓝光英诺也曾发布血管3d打印机并称可以打印血管。

△德国Fraunhofer的3D打印血管

△四川蓝光英诺的生物3D打印体系

不过,3D 打印器官还面临一个重要的难题是,现在大多数组织或器官是通过“细胞+粘合剂”混合打印的,但现在无法长时间粘合在一起,且它是否能在人体内顺利发挥功效,还有待考量。而血管和器官组织相比,体积细微且长,呈中空状,还需要承担运输营养及血液的重任,因此打印难度更是加大了不少。

由于材料无法随着人体的生长而变化,患有先天性心脏疾病的儿童们如果做过类似的植入手术,就得在成长期间再进行五到七次手术,以确保血管连接正常。这样一来不仅花费巨大,而且也需要进行定时复诊,多有不便。

要是血管植入后能自己生长就好啦。如今这个美梦可要成真了。

近日,明尼苏达大学成功研发了能自己生长的血管,并在小羊身上成功试验。这项研究成果发布于今年 9月的《Nature Communications》杂志上。

生物工程学博士Robert Tranquillo 表示,“这或将是医学界首次拥有一种在植入人体后还能自行生长的材料。在未来,有心脏疾病的儿童就能以一次性手术代替多次血管植入手术了。”

根据研究说明,研究人员先把羊皮细胞放在一条特殊的管子上,并将营养物质输送到管子附近,使细胞能汲取养分生长。有了管子的附着,细胞便形成了一定的形状,其中的蛋白质便会沉淀在细胞周围。

△制作出的“血管”并移植到小羊体内

随后,研究人员会把细胞去除,留下的便是蛋白质支架,也就是准备植入小羊体内的“血管”。而研究人员先将三只五周大的小羊心脏到肺部的血管切除,然后将这些人造血管植入。结果显示,这些蛋白质支架会慢慢被小羊的细胞包裹,并逐渐融为一体,随着小羊的成长而长大。在实时跟踪的过程中,小羊一直保持健康状态。当小羊一周岁时,体积已经比手术时长大了4-5倍。

△“血管”随着小羊的长大而长大

研究人员将这些人造血管再次从小羊体内取出时,发现它们的长度和宽度的确长大了50%,而功能与正常血管无异。

这一成功实验无疑可以有利于生物研究在人造血管领域的发展,同时也能帮助更多的儿童免受手术之苦。而对于生物 3D 打印市场而言,或许也是机会所在。

来源:雷锋网

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英文原文:Tissue engineering of acellular vascular grafts capable of somatic growth in young lambs

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