悉尼大學利用3D打印構建血管模型
時間：2024-09-24 09:09 來源：EngineeringForLife 作者：admin 閱讀：次
鑒于此，悉尼大學Lining Arnold Ju等人綜述了生物打印技術在血栓研究中的應用，強調了血栓形成作為心血管疾病主要原因的重要性，并指出了傳統研究方法的局限性。文章探討了生物打印如何模擬血管的結構和功能，以及如何通過精確的空間排列細胞和生物材料來構建復雜的血管模型。討論了生物打印技術的最新進展，包括多材料打印和微流體集成，這些技術有助于開發更符合生理條件的血栓模型。同時，文章也提出了生物打印領域面臨的挑戰，如開發更先進的生物材料和標準化打印流程。
1.主要內容
圖1 血管壁結構和機械力
它展示了動脈、靜脈和毛細血管的血管壁結構，這些血管壁由三層組成：內膜、中膜和外膜。內膜由內皮細胞（ECs）構成，中膜包含平滑肌細胞（SMCs）和彈性纖維，而外膜主要由膠原纖維構成。此外，還描述了血管所承受的主要機械力量，包括剪切應力、周向應力和軸向應力。剪切應力是血液流動對血管壁的摩擦力，受流量、剪切率、流體粘度和血管腔半徑的影響。周向應力是作用在血管壁切線方向上的力，而軸向應力是沿血管縱向軸施加的力。這些力量對血管內皮細胞的功能和血管穩態起著重要的調節作用，剪切應力的變化可能導致內皮細胞功能障礙，進而影響血栓形成的過程。
圖2 剪切誘導的血小板激活/聚集
剪切力誘導的血小板激活/聚集（SIPA）是血小板對血流剪切力的生物學響應，通常發生在血液流經狹窄處或高剪切率條件下。這一過程涉及血管性血友病因子（vWF）的釋放、血小板形態和受體結合的變化、血小板聚集以及細胞內信號通路的激活。在高剪切力下，血小板GPIb與vWF之間的相互作用啟動了血小板的粘附和激活。激活的血小板釋放多種激動劑，如腺苷二磷酸（ADP）和血栓素A2（TxA2），這些激動劑進一步放大血小板聚集和血栓形成。
圖3 生物打印血管導管的制備
首先，通過使用MRI、CT和其他醫學成像技術，可以獲得血管網絡和細胞的結構、尺寸和空間排列的詳細信息，這對于設計患者特異性的血管通道至關重要。其次，選擇適合生物打印的生物墨水，這些生物墨水通常由具有適當流變學和機械特性的水凝膠組成，以確保成功的生物打印。細胞的選擇同樣重要，例如，可以選擇內皮細胞（ECs）、平滑肌細胞（SMCs）和成纖維細胞來準確復制天然血管的結構和功能。此外，生物墨水中的生物活性成分也是確保打印性、結構完整性以及支持細胞生長和功能的必要因素之一。
圖4 噴墨式生物打印用于制造血管結構
(責任編輯：admin)
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