供稿人:朱思堯,、王玲
近期,美國華盛頓大學(xué)神經(jīng)外科的研究人員研究了針對患者的三維(3D)打印的腦動(dòng)脈瘤模型中壁切應(yīng)力與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)之間的相關(guān)性,。他們發(fā)現(xiàn)建立以人內(nèi)皮細(xì)胞為載體的腦動(dòng)脈瘤三維模型是可行的,。并對流動(dòng)后的細(xì)胞進(jìn)行分析,表明細(xì)胞形態(tài)和基因表達(dá)都存在差異,,與不同的血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力區(qū)域有關(guān),。
該研究根據(jù)患者的血管造影數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D打印的腦動(dòng)脈瘤模型,,如圖1所示,。用人內(nèi)皮細(xì)胞填充模型后,將其在流動(dòng)條件下放置于培養(yǎng)基中24小時(shí),。內(nèi)皮形態(tài)顯示近端和遠(yuǎn)端親代血管和動(dòng)脈瘤頸中的血流具有一致性,,但在動(dòng)脈瘤穹頂中紊亂。然后從3D打印的模型的不同區(qū)域收獲內(nèi)皮細(xì)胞,通過定量聚合酶鏈反應(yīng)(qPCR)進(jìn)行內(nèi)皮細(xì)胞遺傳分析關(guān)鍵血管因子(VCAM-1,,ADAMTS-1,,MMP-9,GJA4和NOS3),,發(fā)現(xiàn)ADAMTS-1和NOS3在動(dòng)脈瘤圓頂中下調(diào),,而GJA4在遠(yuǎn)端親代血管中上調(diào)。通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬,,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)的混亂和ADAMTS-1和NOS3表達(dá)降低與壁剪切應(yīng)力和壁剪切應(yīng)力梯度明顯較低的區(qū)域相關(guān),,如圖2所示。
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圖1. (A)在治療過程中獲得的動(dòng)脈瘤的三維旋轉(zhuǎn)血管造影照片,,可用于創(chuàng)建3D打印的模型和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬,。(B)基于(A)中血管造影照片的3D打印的患者特定動(dòng)脈瘤模型。(C)具有開放腔的預(yù)制聚二甲基硅氧烷動(dòng)脈瘤模型,,可用于細(xì)胞接種和灌注
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圖2. 患者動(dòng)脈瘤的特定計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬(A)速度流線型,,(B)壁剪應(yīng)力(WSS),(C)墻剪應(yīng)力梯度(WSSG) 該研究創(chuàng)建3D打印的人類動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞填充的腦動(dòng)脈瘤是可行的,,對暴露于生理性脈動(dòng)流24小時(shí)后收集的細(xì)胞,,進(jìn)行形態(tài)和遺傳分析可以量化內(nèi)皮對血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)激的反應(yīng)。
參考文獻(xiàn):
Levitt M R , Mandrycky C , Abel A , et al. Genetic correlates of wall shear stress in a patient-specific 3D-printed cerebral aneurysm model[J]. Journal of NeuroInterventional Surgery, 2019.
供稿人:朱思堯,、王玲 供稿單位:機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
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