在过去的十年中，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师已经3D打印了各种设备，从火箭发动机到机器人，再到海马尾巴启发的结构。现在，纳米工程师在该列表中添加了一个新项目：3D打印的仿生血管网络。
由纳米工程学教授陈少晨领导的这项新研究解决了组织工程学中的最大挑战之一：创建具有正常脉管系统的栩栩如生的组织和器官-可以传输血液，营养，废物和其他生物材料的血管网络-并做到了植入体内时安全。
来自其他实验室的研究人员已使用不同的3D打印技术来创建人造血管。但是现有技术速度慢，成本高，并且主要产生简单的结构，例如基本上是单个血管(一根管)。这些血管也无法与人体自身的血管系统整合。
“几乎所有组织和器官都需要血管来生存和正常工作。这是制造器官移植的巨大瓶颈，器官移植的需求量很大，但供不应求。” Chen说，他是加州大学圣地亚哥分校纳米生物材料，生物打印和组织工程实验室的负责人。“ 3D生物打印器官可以帮助弥合这一差距，我们的实验室朝着这一目标迈出了一大步。”
Chen的实验室已3D打印了可以与人体自身的网络安全整合以循环血液的脉管系统网络。这些血管分支成许多小血管，类似于人体中发现的血管结构。
Chen的团队使用自己的自制3D打印机开发了创新的生物打印技术，以快速生产模仿生物组织复杂设计和功能的复杂3D微结构。Chen的实验室过去曾使用该技术来制造肝脏组织和微小的鱼类，这些鱼类可以在体内游动以检测和清除毒素。
研究人员首先在计算机上创建生物结构的3D模型。然后，计算机将模型的2D快照传输到数百万个微镜大小的镜子，每个镜子都受到数字控制，以这些快照的形式投射UV光的图案。将紫外线图案照射到包含活细胞和光敏聚合物的溶液中，该溶液在暴露于紫外线后会固化。该结构以连续的方式一次快速地一层印刷，从而形成3D固体聚合物支架，包裹了将生长并成为生物组织的活细胞。
“我们可以以极高的分辨率直接打印详细的微脉管结构。相较之下，其他3D打印技术可产生与“像素化”结构相同的效果，并且通常需要牺牲材料和额外的步骤来制造容器，” Chen实验室的博士后学者，该项目的首席研究员Wei Zhu说。
整个过程只需要几秒钟的时间，比竞争性生物打印方法要大得多，后者通常只需几个小时即可打印出简单的结构。该工艺还使用廉价且生物相容的材料。
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