3D打印可生物降解支架为改善心脏旁路移植术提供了潜力
来自美国私立研究型大学——马萨诸塞州伍斯特理工学院和伊利诺伊州西北大学的研究人员，开发出一种利用3D打印制造小型可生物降解管状支架的方法。这些支架具有微观凹槽和通道，旨在引导细胞生长，目标是支持功能性血管的再生。
“我对于那些既能在科学上开创新领域，又有潜力改善人们生活的转化研究感到非常兴奋，”生物医学工程系助理教授丁永辉（Yonghui Ding）补充道，“许多人需要进行搭桥手术，而我们的研究可能会带来更好的移植物，从而为患者带来更好的健康结果。”
丁永辉（左）和3D打印血管支架的插图。图片来源于WPI。
该项目得到了伍斯特理工学院研究人员傅饶（Rao Fu）、陈妮（Ni Chen）、司彪（Biao Si）、魏正伦（Zhenglun Alan Wei）以及西北大学合作者吉列尔莫·阿米尔（Guillermo Ameer）、孙成（Cheng Sun）、埃文·琼斯（Evan Jones）和孙博源（Boyuan Sun）的贡献。丁永辉于2023年加入伍斯特理工学院，该研究由美国心脏协会和美国国立卫生研究院资助。
具有靶向功能的小型支架
这些支架长度约一厘米，直径二到三毫米，体积虽小但设计精密。其表面纹理为内皮细胞和平滑肌细胞迁移并沿支架排列创造了通路，这是重建健康血管的关键过程。“这项研究的目标是再生动脉，而不仅仅是替换它们。为了实现这个目标，开发能够暂时为组织生长提供结构、并使新细胞能够长成健康功能性血管的移植物将非常重要，”丁永辉说。
支架是使用一种名为MµCLIP的多尺度微观3D打印方法制造的。在紫外线将图案投射到表面的同时，液态聚合物被逐层沉积。最终得到的基于柠檬酸盐的聚合物具有柔性、可生物降解性，并能支持细胞排列。在实验室测试中，内皮细胞在有纹理的支架上比在光滑支架上迁移和排列得更有效。
在全身范围内的应用拓展
3D打印支架的前景不仅限于血管组织。澳大利亚新南威尔士大学堪培拉分校的研究人员已将类似原理应用于骨再生，制造出可复制天然骨骼复杂内部结构的可生物降解植入物。使用聚乳酸打印的随机晶格结构支架为细胞生长提供了框架，并在愈合过程中逐渐溶解，从而无需二次手术。
3D打印支架的通用性也延伸至神经修复领域。在明尼苏达大学，研究人员将3D打印支架与脊髓神经祖细胞结合，这些细胞组装成类器官样结构，使得脊髓完全损伤的大鼠实现了部分运动功能恢复。虽然美国有超过30万人受脊髓损伤影响，且常导致永久性瘫痪，但提供一个支架能使移植的细胞组织起来并形成功能性网络。由安·M·帕尔（Ann M. Parr）博士领导的明尼苏达团队强调了工程化支架在引导细胞生长、改善目前无法治疗的神经损伤患者预后方面的潜力。
中国3D打印网编译文章
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