Nature子刊：3D列印將細胞排列成特定圖案，為損傷血管打「補丁」

血管狹窄、硬化或者堵塞引起的組織缺血經常導致心臟病發作，中風，壞疽等嚴重疾病。雖然目前的手術可以修復大血管出現的問題，但治療那些比較微小或已被治療損傷過的血管仍然十分複雜。近日，來自波士頓大學等機構的研究人員開發一種新方法，利用注入內皮細胞的3D列印血管補片，生長出健康血管。該研究發表在新一期的Nature Biomedical Engineering期刊上。

本研究的通訊作者C. S. Chen與臨床合作夥伴，布萊根婦女醫院的外科醫生C. Keith Ozaki以及斯坦福大學心胸外科主任Joseph Woo博士，開發了這種能夠促進血管增長的血管補片，同時避免了其他方法會產生的一些問題。

Chen 說：「注射生長因子促進新血管新生是一種十分有潛力的治療缺血的實驗方法。但在實際操作中，新的血管分支從一個「毛團」般混亂彎曲的毛細血管網中萌生，無法使血液順暢地流通，因此，我們想知道是否可以通過組織它們的結構來解決這個問題。」

Chen和同事們設計了兩個帶有內皮細胞（能夠促進心血管形成）的補片，一個補片被預先組織成特定的結構，另一個補片在沒有被組織成任何結構的情況下被簡單地注入。小鼠體內實驗表明，預先組織成特定結構的血管補片能顯著減少缺血發生率，而沒有經過組織的血管補片像Chen所說的「毛團」一般混亂。

Ozaki表示：「這項臨床前工作提出了一種新穎的方法來引導血液流向人體特定區域。增強的血液營養提供了寶貴的氧氣來治療並功能性維持重要的器官，如心臟和四肢。

利用3D列印的方法，將內皮細胞注入血管補片上不同圖形的通道中。細胞排列方式的差異影響著血液流通情況。圖片來源：Nature Biomedical Engineering

為了在如此微小尺寸（100微米）3D列印血管，Chen與波士頓的一家生物技術公司Innolign合作。 3D列印方的法使Innolign和Chen團隊的研究人員能夠快速修正並測試他們的設計，幫助他們確認哪些結構效果更好。此外，3D列印技術的可擴展性能夠使研究人員在更大，更複雜的生物和組織環境中檢測他們的設計，這將有助於進一步的研究進行。

Chen說：「我們想要解決的問題之一是植入物的結構是否重要，研究結果是肯定的，這就為何我們要使用3D列印這種獨特的方法。血管補片的預組織結構有助於指導新血管的形成，這似乎為下游組織提供了足夠的血液，雖然不能完全修復，但我們觀察到了缺血組織的功能恢復。」

Chen指出，雖然這項研究成果很有前途，但這種方法還處於早期階段。展望未來，他的團隊將繼續致力於血管補片的可擴展性，同時嘗試使用不同的體系結構，看看是否能找出效果更好的結構。

參考資料：1）3D-printed vascular networks direct therapeutic angiogenesis in ischaemia

2）3-D-printed patch helps guide growing blood vessels

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