加泰羅尼亞國際大學：多噴頭擠出成型內皮與平滑肌細胞制造仿生血管

供稿人：趙廷澤 連芩
供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

心血管疾病（CVDs）被全世界范圍內均認為是致死的主要原因，其中動脈粥樣硬化是心血管疾病的主要病因。目前這種疾病的主要通過心臟搭橋手術進行治療。隨著組織工程技術的發(fā)展，組織工程血管（TEBV）將成為一種潛在的治療手段。

最近，西班牙加泰羅尼亞國際大學的E Bosch-Ru′e等人模擬天然的血管結構，通過三同軸噴頭進行了仿生血管的制造，制造方法如圖一所示。同軸噴頭最外層使用海藻酸鈉、I型膠原與人大動脈平滑肌細胞（HASMCs）構成的生物墨水，中層使用I型膠原與人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）構成的生物墨水，最內層使用普郎尼克作為犧牲材料，以便在打印結束后去除并形成管道結構。

圖1 三同軸噴頭仿生血管制造方法

為了確認所制造的仿生血管體外培養(yǎng)后的結構，作者使用鬼筆環(huán)肽與DAPI對仿生血管模型進行觀測。在第16天，仿生血管中的內皮細胞（HUVECs）形成了一個細胞排列方向與仿生血管方向一致的單層結構，這與天然血管中內皮細胞的排列方式相似。然而在第20天，這種細胞定向排列的現象卻不能再被觀察到。

觀察平滑肌細胞（HASMCs）時發(fā)現，第9天到第20天細胞不斷增殖并形成一個致密層，且其中細胞的排列方向與仿生血管之間的角度呈現為45°- 90°，這一現象與天然的血管中的平滑肌細胞的排列相似。如圖2所示。

圖2 培養(yǎng)過程中仿生血管中的內皮細胞(HUVECs)與平滑肌細胞(HASNCs)分別的觀測圖像

在生理條件下，內皮細胞是由于血流剪切應力的影響而定向排列的，而本文中的仿生血管卻是靜態(tài)培養(yǎng)的。故該文的作者們認為，這有可能是導致16天后內皮細胞失去定向排列的一個原因。

總之，本文提出了一種成本低，可重復的仿生血管制造方法。同時該文作者希望日后通過灌流培養(yǎng)，在保持本文中平滑肌45°- 90°排列方式的同時，使內皮細胞的排列方向可以持續(xù)保持與仿生血管方向一致的結構，并進一步促進整個仿生血管的成熟。

參考文獻：
Bosch Rue E, Delgado L M, Gil F J, Perez R A. Direct extrusion of individually encapsulated endothelial and smooth muscle cells mimicking blood vessel structures and vascular native cell alignment. Biofabrication, 2020.