一種能夠為任何3D打印器官快速設計血管網絡的計算模型，可能讓我們離無需捐贈者即可移植人工肝臟、腎臟或心臟的目標更近一步。相關論文近日發表于《科學》。
計算模型設計的血管網絡。圖片來源：Andrew Brodhead
器官衰竭患者通常需要器官移植，但僅有10%的全球移植需求得到了滿足。為填補這一缺口，科學家正研發在實驗室中3D打印器官的方法。但這些器官需要血管網絡維持活力，而現有設計血管網絡的實驗方法需耗時數天甚至數周。
為解決這一問題，美國斯坦福大學的Alison Marsden及團隊構建了一種計算模型。該模型可基于描述人體內血管分支為更小血管的數學規律，為任意器官設計血管網絡。
研究人員利用模型為一個由腎細胞3D打印而成的1厘米寬環形結構設計了包含25條血管的網絡，整個過程僅用了幾分鐘。
隨后，研究團隊使用冷明膠顆粒將血管網絡打印到環形結構中，再加熱至37°使明膠融化，留下模擬血管的1毫米寬空心通道。研究人員持續向通道中泵入含氧氣和營養物質的液體，以模擬正常血流。
一周后，該環形結構中的存活細胞數量約為沒有植入血管的相同腎細胞環形結構的400倍，后者同樣浸泡在類似血液的液體中。
“我們能讓靠近血管的細胞存活。”Marsden說，但距離較遠的細胞會死亡，因為目前尚無法打印更細小、分支更多的血管以向這些區域輸送營養。該團隊正在探索解決這一問題的方法。
“他們無疑在突破可能性的邊界。”法國巴黎-薩克雷大學的Hugues Talbot說。這種方法或許有朝一日能讓科學家在數小時內完成全尺寸器官的血管網絡設計，而非數天或數周。“以這種方式設計的血管網絡，未來可能用于替代或至少補充實驗室培育的器官。”
研究人員首先需要開發將這些血管網絡打印到大型器官中的方法。Marsden表示，如果進展順利，他們希望在5年內在豬身上測試3D打印器官。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adj6152
本文鏈接：為3D打印器官快速設計血管網絡http://m.sq15.cn/show-11-22365-0.html
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