愛丁堡大學(xué)研究人員利用3D打印血管改善心臟搭橋手術(shù)效果

2024年7月29日，南極熊獲悉，英國愛丁堡大學(xué)宣稱他們的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種革命性的新型人造血管，這些血管利用最新的3D打印技術(shù)制造而成，與人體靜脈的生物力學(xué)特性高度相似。這一創(chuàng)新有望徹底改變心血管疾病的治療方法，特別是在心臟搭橋手術(shù)中的應(yīng)用。

△愛丁堡大學(xué)的3D打印血管

愛丁堡大學(xué)工程學(xué)院的主要作者Faraz Fazal博士說：“我們的混合技術(shù)為組織工程中管狀結(jié)構(gòu)的制造開辟了新的和令人興奮的可能性?！?br />

△該研究的題目為“利用擠壓打印和靜電紡絲技術(shù)制造順應(yīng)性血管移植物”（傳送門）

新型人造血管技術(shù)的革新與應(yīng)用前景

傳統(tǒng)上，心臟搭橋手術(shù)通常需要使用患者自身的靜脈來替換或改變血流方向，但這種方法往往伴隨疤痕、疼痛和感染的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，英國每年約有2萬例類似手術(shù)。相比之下，新開發(fā)的人造血管能顯著降低這些風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈儾粌H堅(jiān)固而且柔韌，并且能有效與人體組織融合。

△該研究開發(fā)了一種制造雙層血管移植物的新方法，采用了一種混合生物3D打印和靜電紡絲裝置。a) 纖維增強(qiáng)型生物材料gelMA（甲基丙烯?；髂z）結(jié)構(gòu)制造步驟示意圖。b) 混合3D打印和電紡裝置。c) 全長血管移植物。d) 電紡納米纖維增強(qiáng)型制造的gelMA移植物（比例尺：15毫米）。e) 使用鑷子完全壓縮的移植物（比例尺：2毫米）的自發(fā)熒光圖像，f) 移除鑷子上的力后完全恢復(fù)的移植物結(jié)構(gòu)（比例尺：2毫米）。g) 制造的血管移植物橫截面的數(shù)字圖像，顯示內(nèi)部gelMA層和外部電紡纖維層（比例尺：0.4毫米）

為此，研究團(tuán)隊(duì)使用了一種兩階段的創(chuàng)新工藝，首先通過3D打印機(jī)制造出凝膠狀的管狀結(jié)構(gòu)，然后利用靜電紡絲技術(shù)加固，使其具備與天然血管相當(dāng)?shù)牧W(xué)特性。這些人造血管的直徑范圍從1毫米到40毫米不等，可以滿足不同的臨床需求。測(cè)試表明，最終產(chǎn)品與天然血管一樣堅(jiān)固。

△采用掃描電子顯微鏡觀察所制備管狀結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)

愛丁堡大學(xué)工程學(xué)院首席研究員Norbert Radacsi博士說：“我們的研究成果解決了血管組織工程領(lǐng)域長期存在的挑戰(zhàn)，生產(chǎn)出一種具有與人類靜脈相似的生物力學(xué)特性的導(dǎo)管。有了持續(xù)的支持和合作，改善心血管疾病患者治療方案的愿景可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)?！?br />
這一研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料技術(shù)》上，并且得到了赫瑞瓦特大學(xué)的合作支持。未來的研究將集中在動(dòng)物模型和人體試驗(yàn)階段，以驗(yàn)證這些新型血管在實(shí)際臨床中的效果和安全性。

愛丁堡大學(xué)工程學(xué)院的研究人員對(duì)這一成果表示樂觀，他們相信這一技術(shù)將為改善心血管疾病患者的生活質(zhì)量帶來重大突破，并為未來的組織工程研究開辟新的可能性。