德克萨斯州的研究人员开发了专门用于生物3D打印血管的新生物墨水

时间：2021-09-08 08:57 来源：中国3D打印网作者：admin 阅读：次

中国3D打印网9月8日讯，德克萨斯农工大学生物医学工程系的一组研究人员设计并3D生物打印了一个高度逼真的血管模型。该模型由一种新的纳米工程、专用水凝胶生物墨水制成，并密切模仿真实血管的自然血管功能及其疾病反应。该团队希望其工作能够为先进的心血管药物开发铺平道路，加快治疗批准，同时完全消除对动物和人体试验的需要。
“这种纳米工程生物墨水的一个非常独特的特点是，无论细胞密度如何，它都表现出高可印刷性和保护封装细胞免受生物打印过程中高剪切力的能力，”该大学副教授兼合著者 Akhilesh Gaharwar 说。的研究。 “值得注意的是，3D 生物打印细胞保持健康的表型，并在制造后近一个月内保持活力。”

血管模型可以使用基于挤压的系统进行 3D 生物打印。照片来自 TAMU。
3D 生物打印与血管疾病
据研究小组称，动脉瘤、外周动脉疾病和血栓等血管疾病约占全球死亡人数的 31%。尽管数字令人痛心，但据报道，心血管药物的进展在过去二十年中有所放缓。这可以归因于将实验治疗转化为批准治疗的挑战，这在很大程度上源于体外研究和体内研究之间的差异。很简单，我们需要更多的实验室模型，这些模型实际上像我们体内的血管一样做出反应——这就是 3D 生物打印可以提供帮助的地方。
通过生物打印，组织结构可以嵌入真实的活细胞并以逐层方式制造。这使得以更高的精度设计模型成为可能，使它们能够更好地模拟血管的天然结构。不幸的是，实现这一目标所需的生物墨水材料在可印刷性及其沉积高密度活细胞的能力方面受到很大限制，导致其中许多在临床环境中无效。

前生物医学工程博士生 Karli Gold '20 与 Akhilesh Gaharwar 合作开发了他的 3D 生物打印模型。照片来自 TAMU。
测试疾病和药物影响
为了克服现成的生物墨水的局限性，Gaharwar 和他的团队开发了自己的生物墨水。这种新材料专为解剖学上准确的多细胞血管而设计，为血管的宏观结构和组织的微观结构提供了更高的分辨率。Gaharwar 写道：“在这里，引入了一类新的基于纳米工程水凝胶的载细胞生物墨水，可以将其打印到 3D 血管中，以重现天然人类脉管系统的物理和化学微环境。”
生物墨水包括内皮细胞和血管平滑肌细胞的培养物：准确测试疾病影响和药物作用所需的构建块。它还具有出色的印刷适性，甚至已被证明可以保护嵌入的活细胞免受基于挤压的印刷过程的影响。希望有朝一日可以使用 3D 生物打印血管模型更好地了解血管疾病的病理生理学，并在临床前试验中评估治疗方法和毒素的功效。

运行中的 3D 生物打印血管模型。照片来自 TAMU。
血管并不是唯一被生物打印用于药物开发应用的组织。今年夏天早些时候，体积 3D 生物打印机制造商 Ready3D 使用增材制造开发了一个微型 3D 打印的人体胰腺活体模型。旨在促进糖尿病医学测试，可以在短短 30 秒内打印出含有干细胞的生物组织。

在其他地方，韩国制药公司 HK inno.N 最近宣布计划使用人造 3D 打印皮肤来测试新的自身免疫和皮肤病药物。 3D 打印的肉将用于对不同皮肤病药物的有效性进行深入研究。如果成功，这些组织可用于替代动物试验，众所周知，这是化妆品行业中一个持续存在的问题。

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