一種能夠為任何3D打印器官快速設計血管網絡的計算模型，可能讓我們離無需供體即可移植人工肝臟、腎臟或心臟的目標更近一步。相關論文近日發表于《科學》。
器官衰竭患者通常需要器官移植，但全球僅有10%的移植需求得到了滿足。為填補這一缺口，科學家正在實驗室中研發3D打印器官的方法。但這些器官需要血管網絡維持生命，而現有的血管網絡設計方法需耗時數天甚至數周。
為解決這一問題，美國斯坦福大學的Alison Marsden團隊構建了一種計算模型，可基于描述血管如何分支為更小血管的數學定律，為任意器官設計網絡。
研究人員利用模型，為一個由腎細胞3D打印而成的1厘米寬環形結構設計了由25條血管組成的網絡，整個過程僅用了幾分鐘。
隨后，研究團隊使用冷明膠顆粒將血管網絡打印到環形結構中，再加熱至37℃使明膠熔化，留下一個模擬血管1毫米寬的空心通道。研究人員持續向通道中泵入含氧氣和營養物質的液體，以模擬正常血流。
一周后，與同樣沐浴在血液樣液體中且沒有植入血管的相同腎細胞環相比，該環形結構的活細胞數量增加了約400 倍。
“我們能讓靠近血管的細胞存活。”Marsden說，但距離較遠的細胞會死亡，因為目前尚無法打印向這些區域輸送營養的更細小、分支更多的血管。該團隊正在探索解決這一問題的方法。
“他們無疑在突破可能性的邊界。”法國巴黎-薩克雷大學的Hugues Talbot說。這種方法或許有朝一日能讓科學家在數小時內完成全尺寸器官的血管網絡設計，而非數天或數周。“以這種方法設計的血管網絡，未來可能用于替代或至少補充在實驗室培育的器官。”
研究人員首先需要開發將這些血管網絡打印到大型器官中的方法。Marsden表示，如果進展順利，他們希望5年內在豬身上測試3D打印器官。
一種能夠為任何3D打印器官快速設計血管網絡的計算模型，可能讓我們離無需供體即可移植人工肝臟、腎臟或心臟的目標更近一步。相關論文近日發表于《科學》。
器官衰竭患者通常需要器官移植，但全球僅有10%的移植需求得到了滿足。為填補這一缺口，科學家正在實驗室中研發3D打印器官的方法。但這些器官需要血管網絡維持生命，而現有的血管網絡設計方法需耗時數天甚至數周。
為解決這一問題，美國斯坦福大學的Alison Marsden團隊構建了一種計算模型，可基于描述血管如何分支為更小血管的數學定律，為任意器官設計網絡。
研究人員利用模型，為一個由腎細胞3D打印而成的1厘米寬環形結構設計了由25條血管組成的網絡，整個過程僅用了幾分鐘。
隨后，研究團隊使用冷明膠顆粒將血管網絡打印到環形結構中，再加熱至37℃使明膠熔化，留下一個模擬血管1毫米寬的空心通道。研究人員持續向通道中泵入含氧氣和營養物質的液體，以模擬正常血流。
一周后，與同樣沐浴在血液樣液體中且沒有植入血管的相同腎細胞環相比，該環形結構的活細胞數量增加了約400 倍。
“我們能讓靠近血管的細胞存活。”Marsden說，但距離較遠的細胞會死亡，因為目前尚無法打印向這些區域輸送營養的更細小、分支更多的血管。該團隊正在探索解決這一問題的方法。
“他們無疑在突破可能性的邊界。”法國巴黎-薩克雷大學的Hugues Talbot說。這種方法或許有朝一日能讓科學家在數小時內完成全尺寸器官的血管網絡設計，而非數天或數周。“以這種方法設計的血管網絡，未來可能用于替代或至少補充在實驗室培育的器官。”
研究人員首先需要開發將這些血管網絡打印到大型器官中的方法。Marsden表示，如果進展順利，他們希望5年內在豬身上測試3D打印器官。
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