内部機能を備えた巻き取り可能な血管メッシュの 3D プリント

内部機能を備えた巻き取り可能な血管メッシュの 3D プリント
寄稿者: Gu Heng、Lian Qin

実際の臓器には、肺の気管や血管、肝臓の胆管や血管など、複雑な構造を持つ多くの独立した血管ネットワークが含まれています。この絡み合った構造は組織の機能と密接に関連しており、これらの複雑な構造の製造と研究は組織工学における大きな課題となっています。この問題を解決するために、米国のライス大学とデューク大学を含む複数の大学のチームは、カスタマイズされたデジタル光処理(DLP)装置とハイドロゲルを使用して、複雑な内部特性と機能を備えた「人工組織」をわずか数分で印刷しました。


図 1 (A) 血管巻きモデル (B) 血管肺胞モデル 図 1 に示すように、研究者らは複雑な血管巻きモデルと血管肺胞モデルを設計しました。これらのモデルでは、モデルの内部「肺胞」構造が周囲の「血管ネットワーク」と直接接触していません。ガスは「肺胞」領域に導入され、ガスの圧力と周波数は人間の通常の呼吸と一致するように制御されました。肺モデルのテストでは、ガスと液体が管状構造内で自由かつスムーズに流れることができ、循環の過程で構造が破裂しないことが示されました。「肺胞」が定期的に収縮し、赤血球が周囲の血管網を流れると、赤血球が酸素を吸収し、実際の肺胞のガス交換と同様の機能を果たすことがわかりました。


図 2 内部に一方向の流れ機能を備えた弁モデル 研究者は、複雑な曲がりくねった構造を印刷することに加えて、カスタマイズされたバイオプリンティング システムを使用して、図 2 に示すように、血液が一方向にのみ流れる僧帽弁などの内部機能を備えた構造を印刷することもできます。

印刷された構造の生体適合性と潜在的な応用価値を検証するために、研究者らは肝細胞のみを含む足場と、内部に複雑な特徴を持つ肝細胞集合体足場を印刷し、慢性肝障害を持つマウスに移植した。実験結果によると、後者は宿主組織および血液との統合度が高く、肝細胞のみを含む足場と比較して、肝細胞集合体足場のアルブミンプロモーター活性は60倍以上増加しました。この技術を使用して印刷された複雑な構造は、体液の混合、血管間の物質輸送メカニズム、宿主移植の研究にも使用できます。

参考文献:
Zongjie W 、 Hitendra K 、 Zhenlin T 、他「生体適合性ハイドロゲル内の多血管ネットワークと機能的血管内トポロジー[J]」。Science、2019年5月3日:Vol.364、Issue 6439、pp.458-464
https://science.sciencemag.org/content/364/6439/458

寄稿者: Gu Heng、Lian Qin 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

3D 印刷、印刷、内部機能付き

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