欧盟科学家开发出3D打印毛细血管技术

技术应用 2015-09-06 09:25:29 371

ArtiVasc 3D是由欧盟支持的一个研究项目,该项目的目的就是要推出一种微型和纳米级制造技术,以打造出带血管的人造组织。这意味着使用营养物质与具有新陈代谢能力的组织和通过ArtiVasc 3D的技术制造的“生物人造带血管皮肤”一起有可能成为首个能够创建出替代组织供人类使用的系统。

在该项目中,有一支由生物材料开发、血管生成、组织工程、细胞—基质相互作用和快速制造等领域专家组成的多学科研究团队正共同工作,通过完全自动化、标准化的制造方法来创建出可以用作移植材料的组织,该组织可以用于人类的创伤治疗。该研究团队还表示,他们正在开发的组织相当于一种体外皮肤,非常适合用于化妆品、药品和化学物质行业的检测。

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目前,该项目的工作重点是创造出一个人造的、三层“灌注皮肤模型(perfused skin model)” 

在弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)的领导下,该研发团队已经开发出了一种3D打印工艺,可以用于制造人造血管。而这一成果使得该团队找到了一种培养全层皮肤模型的方法——这种方法可以获得更大的层厚度

血管是整个技术的关键,这也是在软组织开发过程中最具挑战性的问题之一。它需要有一种方法来向诸如人造皮肤这样的多层组织里的细胞供给营养。只有这样,它才有可能生成上层皮肤——表皮和真皮。目前科学家们在人体以外获得的这种多层组织厚度仅有200微米,但是一个完整的皮肤系统包括皮下组织,其厚度可以达到几毫米。

ArtiVasc 3D说,他们的目标是“通过人造血管的开发使得在体外培养复杂的多的组织成为可能。”

为了做到这一点,ILT的科学家们说,他们已经将喷墨技术与光固化技术结合了起来。通过这些方法,他们已经以很高的分辨率构建出一种多孔的毛细血管,其层厚度仅有20微米。同时,利用数学模拟,他们还开发出了构建这些分支结构所需要的数据。这意味着该结构将可实现血液的均匀供应

为此,科学家们还专门开发出了一种丙烯酸酯基的合成聚合物,这样就可以制造出孔径在几百微米范围内的优化血管。与常规方法相比,ArtiVasc 3D的方法首次在这一尺度水平获得了毛细和具有生物相容性的血管。

“我们已经开发出一套“工具箱”,对应各种不同的材料、形状和尺寸都有相应的解决办法。您可以把它看成一个完全自动化生产人造血管的过程链的前身。”科学家们在其总结报告中说,“该项目的另一个亮点是在一种新型的生物反应器中成功地实现了脂肪组织的增生。我们将脂肪组织与现有的皮肤模型相结合,可以制造出厚度达12毫米的全层皮肤模型。”

ArtiVasc 3D团队表示,这个项目将为未来3D组织工程学更加大胆的壮举奠定基础,比如更大的组织结构、甚至是整个器官的构造。

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