生物3D打印血管剛過,，4D打印細胞小口徑血管來了

最近3D打印界最火的無疑就是生物血管3D打印,，在藍光英諾成功的將3D打印血管植入到恒河猴體之后,，藍光發(fā)展的股票連續(xù)3個交易日漲停板!這表現(xiàn)出市場對生物3D打印的巨大興趣。目前,，人體內(nèi)的血管破裂時,，可移植聚酯材料的人工血管，但由于血液容易凝固在人工血管內(nèi)壁,，如果人工血管太細就容易堵塞,，這一直是開發(fā)人工血管的難處。

血管生成是組織工程學中的關鍵問題,，血管是維持細胞功能的主要場所,，為細胞提供營養(yǎng)和氧氣，同時排除細胞代謝廢物,由于血管需求量大,，因此這個問題急需解決,。

2016年12月28日，青島尤尼科技向南極熊3D打印網(wǎng)透露,，他們在生物血管制造上使用了4D打印技術,，可以打印出直徑為0.5mm-6mm，內(nèi)外層帶有包含生長因子,、EC–MSC,、ECM組件、iMSCs及HUVEC不同比例細胞重編程的血管。

△打印不同直徑血管

英國科學家約翰•格登和日本醫(yī)學教授山中伸彌因為發(fā)現(xiàn)成熟細胞可以重新編程為未成熟的細胞,，進而發(fā)育成人體的所有組織,，獲得2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎�,？茖W家們認為,，通過對人體細胞進行重新編程（定向生長，具備某些功能）,，可以研究出診斷和治療疾病的新方法,。但目前細胞重新編程的方法效率比較低下，且能導致細胞內(nèi)出現(xiàn)無法預料的變化,，很多科學家都希望能另辟蹊徑,。青島尤尼科技的CEO王紅說，“我們利用4D生物打印網(wǎng)格微槽結構的多細胞生物材料,，大大提升了細胞重編程的質(zhì)量,！”

南極熊認為這也是在人造血管的另一個方向，藍光英諾采用的是從體內(nèi)提取的細胞制作生物磚,，然后進行3D打印血管,，植入體內(nèi)，形成血管,。而青島尤尼科技采用的4D生物打印技術,，在可編程網(wǎng)格微槽的多層結構中建立起細胞“微組織”，隨著時間和環(huán)境的變化,，可以自發(fā)的進行細胞膜,、細胞自組織和基質(zhì)沉積的過程，從而優(yōu)化了降解過程,，使打印出的組織機構與自然的組織更接近,。


△藍光英諾3d打印血管過程
藍光英諾和尤尼科技的在3D打印人造血管方面是兩個不同的發(fā)展方向：
①藍光英諾采用的是利用生物細胞為材料制作的生物磚來3D打印血管，而血管本省也保持活性,，屬于直徑比較粗的一類,。
②而尤尼科技是打印了多層微槽支架結構，然后在水凝膠里并加入多種細胞進行重編程,，可打印出多層仿生的內(nèi)徑0.5mm-6mm的血管,。在研發(fā)進度上藍光英諾已經(jīng)把3D打印血管進行了恒河猴體內(nèi)實驗，青島尤尼科技4D打印出的血管已經(jīng)過醫(yī)生試縫,，其強度,，韌性，彈性均滿足臨床要求,，但尚未進行動物體內(nèi)試驗,。

△尤尼科技打印的血管進行縫合試驗

青島尤尼科技是中國第一批獲得國家863前沿生物3D打印的公司之一,，公司CEO兼技術帶頭人王紅，帶領研發(fā)團隊在研發(fā)出多款3D生物打印機之后再續(xù)輝煌,，終于研發(fā)出血管生物打印機，并且與國內(nèi)外著名干細胞研發(fā)機構合作,，打印出多層仿生的內(nèi)徑0.5mm-6mm,，長度50mm的可降解生物材料的血管支架，利用4D打印技術成功打印出包括由生長因子,、EC–MSC,、ECM、iMSCs,、HUVEC,、平滑肌細胞和成纖維細胞等不同比例組成的細胞重編程內(nèi)徑2mm，長度50mm的小口徑血管,。

△王紅 在實驗室

所謂“4D打印技術”,，就是在傳統(tǒng)3D打印技術中再加入“時間”變量，之前南極熊有過4D打印的報道《4D打�,。嚎蓜�(chuàng)造出“智能化”的物體》,。4D打印不僅包含3D的長、寬和高3個維度,，更增加了一個時間維度,，使打印出的物體可以隨著時間推移在形態(tài)結構上自我進行智慧調(diào)整，最終自動達到預先設計要求,。智能生物打印材料,，可以創(chuàng)建高度復雜的組織，通過封裝在生物打印支架內(nèi)的自組織細胞完成,，在3D打印出來的生物材料支架中精確的嵌入活細胞和生長因子,，可以獲得與天然組織結構非常相似的工程化組織結構。然而,，由于不完整的組織的形成過程,，打印的組織結構還不能實際的應用，而4D生物打印可以獲得具有與天然組織非常接近的組織結構,。

王紅（863科學家）介紹：4D生物打印的人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC,、EC–MSC懸浮液在內(nèi)層形成內(nèi)皮細胞膜，4D生物打印的水凝膠作為細胞載體具有水分含量高,、易加工,、與封裝細胞有良好的生物相容性等特點, 4D生物打印含有平滑肌細胞和成纖維細胞的液體可以實現(xiàn)細胞自組織構建，并形成結締組織,，為血管移植提供了必要的機械性能,�,？傊�，他們這次用4D打印細胞重編程方法構建小口徑血管的方法,，可以減少血栓形成,，防止血管阻塞，保證移植的血管內(nèi)血液正常流通,，依照仿生的原理和方法從根本上解決了小口徑血管的堵塞問題,，應該是小口徑血管制作史上的重大創(chuàng)新和突破 ！


△青島尤尼科技董事長 CEO兼技術帶頭人 王紅

王紅還介紹說：她將和團隊繼續(xù)研發(fā)更高一代的4D生物打印機,，實現(xiàn)精確可編程地控制細胞排列,，定向生長，充分發(fā)揮細胞自組織的能力,，加快體外構建仿生血管的進程,。

她有一個夢想，就是要讓我們中國的4D打印技術領先世界,。王紅認為,，在4D打印技術打印血管，骨骼,，心臟支架和眼科等三類器械方面,，目前全球尚屬空白，中國的干細胞技術一點也不落后其他國家,，既然3D打印技術已經(jīng)讓美國,，德國和日本領了先，為什么這次在4D打印技術的發(fā)展過程中,，我們中國人不去領先呢,？ 她呼吁哪些愿意投身4D打印技術發(fā)展的科學家，醫(yī)生和工程師們,，充分發(fā)揮醫(yī)工結合的優(yōu)勢,，盡快融為一體，為此她愿意在每一個省份選擇兩家醫(yī)院,，免費建設4D打印精準醫(yī)療數(shù)字化轉(zhuǎn)化中心,，試點成功后，將在全國醫(yī)院進行普及（感興趣的醫(yī)院,、醫(yī)生可聯(lián)系南極熊）,。

王紅堅信，在國家大力提倡精準醫(yī)療和醫(yī)生創(chuàng)新的大趨勢下,，五年內(nèi),，每一個醫(yī)院都將會有一個能為骨科，心血管科,，口腔科,，兒科,，神經(jīng)科，康復科等醫(yī)生提供手術導板,，手術模型,，口腔牙模，精準矯形矯具和基于臨床需求的植介入器械創(chuàng)新研發(fā)的4D打印精準醫(yī)療數(shù)字化轉(zhuǎn)化中心 ,！
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