3D打印血管組織成功植入老鼠體內

最近日本科學家在PLoS ONE上的文章（Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae），介紹了他們使用生物3D打印技術打印多細胞球體（MCSs，由人類組織細胞組成）構成的無支架血管組織，通過細針排列的支架先做支撐，精妙設計打印出來血管組織，然后將細針組合取出。

一般來說，當有患者血管出現(xiàn)被病變、損壞或堵塞時，醫(yī)生通常會使用血管移植物來替代它，讓血液流通回復正常，以使充足的氧氣和營養(yǎng)到達心臟。而安放這種人造血管則是一個需要精妙手段的任務，而讓情況更加復雜的是很難找到合適的合成替代物。具體地說，在當前的臨床環(huán)境里直徑在4毫米以下根本沒有可用的人造血管。除此之外，合成血管還有其它廣范的用處，但是問題在于醫(yī)生們根本找不到可用的。

而當前的這些合成血管即使勉強可用，它們的效果也不太理想，因為它們缺乏抗血栓的屬性、不具有生物相容性，而且沒有足夠的抗感染能力。為了努力解決這些缺陷，這群主要來自日本佐賀大學醫(yī)學院的研究人員，開始嘗試用生物打印機并使用來自患者身上的細胞打印出人造血管。

這些科學家的此項成果是建立在其它組織工程領域正在進行的關于探索創(chuàng)建生成無支架可能性的研究基礎上的。而如何打印無支架組織被認為是打造一系列生物植入物部件，并利用細胞的自然傾向將其聚集在一起，形成球形結構的關鍵。該生物3D打印機系統(tǒng)能夠使用這些球形結構，就好像它們是線材的一部分，并將其打印在一起創(chuàng)建出一個三維結構。

這種技術可以使生物打印機加載這些多細胞球狀體（MCS）并以此為材料打印出3D建模軟件設計出的3D結構。在為該論文進行的試驗中，科學家們根據(jù)預先設計的計算機模型用總共500個MCS組裝成由一個針陣列支持的單個3D結構。它總共花了1.3個小時才能完成這次打印，而為了避免干擾該結構的穩(wěn)定性，四天后才去除針陣列。

不幸的是，這個實驗的部分內容涉及到使用“裸大鼠（一種實驗用老鼠）”作為研究對象，好在它們是安樂死的。從對老鼠的實驗中，研究人員能夠證明他們的努力取得了成功。正如他們在論文《用一臺改裝生物3D打印機創(chuàng)造的無支架管狀組織及其在植入大鼠胸主動脈時的內皮化（Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae）》中描述的：

“我們開發(fā)了一種新的方法，該方法使用MCS和基于生物3D打印機的系統(tǒng)創(chuàng)建出無支架小口徑管狀組織。我們成功地將該管狀組織植入到大鼠體內，并發(fā)現(xiàn)，在植入后該結構的內管腔表面覆蓋上了內皮細胞。雖然已經(jīng)有一些研究試圖將MCS用于無支架人工血管的組織工程。但據(jù)我們所知，這是第一份顯示用組織工程和一種再生技術制造的管狀組織在植入活體之后顯示有內皮細胞覆蓋組織內表面的報告。”

簡單地說，就是這些科學家制造的管狀組織能夠被生物體接受，并在其內腔生成更接近血管的內皮細胞，這為科學家進一步3D打印出真正的血管系統(tǒng)奠定了堅實的基礎。