盡管在世界各地的很多生物實驗室裏正在進行著一場關(guan) 於(yu) 使用3D打印技術製造可移植器官的競賽，但是他們(men) 中間的大多數團隊都麵臨(lin) 著一個(ge) 同樣的障礙：如何使用患者自身的細胞，或者加上某種聚合物形成具有微小而且具有生物相容性的血管，並使其具有運送氧氣和營養(yang) 物質的能力？近日，由賴斯大學和賓夕法尼亞(ya) 大學的科學家組成的一支生物工程團隊可能已經找到了解決(jue) 方案。正如他們(men) 在最近的一份論文中介紹的那樣，該團隊使用糖玻璃和矽膠創建了一種基本的血管係統有可能導致3D打印可移植器官和組織的研究突破瓶頸。

據了解，這項非常有前途的研究是由賓夕法尼亞(ya) 大學水稻生物工程副教授兼外科副教授Jordan Miller領導的。其他參與(yu) 研究的人員包括Renganaden Sooppan、Jason Han、Patrick Dinh、Ann Gaffey、Chantel Venkataraman、Alen Trubelja、George Hung和Pavan Atluri（賓夕法尼亞(ya) ）。根據該研究團隊發表在《Tissue Engineering Part C: Methods》雜誌上的一份報告稱，他們(men) 能夠創造出一種原生的血管係統，當該係統被連到某個(ge) 小動物的模型上時，血液能夠很自然地流過。

從(cong) 根本上說，這就為(wei) 3D打印器官所麵臨(lin) 的最大障礙——如何確保血液到達植入的人工器官或組織中的每一個(ge) 角落和縫隙——找到了解決(jue) 方案。據Miller教授解釋說，組織工程專(zhuan) 家通常要依靠病人自己的身體(ti) 長出血管並且進入人工組織的支架裏，這個(ge) 過程可能需要幾個(ge) 星期，並且不會(hui) 與(yu) 在體(ti) 外製造的人工器官兼容——這些器官會(hui) 在血管長到它們(men) 那裏之前就已經缺氧而死。

“我們(men) 有一種理論，也許我們(men) 不應該等待。我們(men) 想知道是否有一種方法來植入3D打印的結構，然後我們(men) 可以將宿主動脈與(yu) 該結構直接連接並立即獲得灌注。在此項研究中，我們(men) 正在邁出第一步，也就是將一種類似的移植手術用於(yu) 我們(men) 在實驗室裏獲得的3D打印結構。”Miller解釋道。

但問題是組織裏的血管非常多。而且它還需要這些人造血管的入口和出口要足夠小，從(cong) 而能夠直接連接現有的動脈和靜脈。為(wei) 此，使用Miller在2012年最先發明的一種技術，生物工程研究生Samantha Paulsen和研究技術員Anderson Ta開發出了一個(ge) 有趣的概念驗證，其中的靈感來自於(yu) 由糕點師製作的糖玻璃籠子。通過逐層3D打印糖玻璃，他們(men) 創造了一種格子狀的血管。當硬化之後，他們(men) 將其用作矽膠的模具。在矽膠固化之後，留下了一個(ge) 橡皮熊那麽(me) 大的小型渠道網絡。“盡管看上去還不像器官中的血管，但是它們(men) 的確具有一些與(yu) 器官移植相關(guan) 的一些關(guan) 鍵特性。我們(men) 創建了一種結構，該結構有一個(ge) 入口和一個(ge) 出口，其直徑約為(wei) 1毫米，而且這些主要的血管分支出更多較小的血管，其直徑都是600 到800微米。”Miller解釋道。

重要的是，這個(ge) 帶入口/出口的創造物（概念驗證）使得他們(men) 能夠進行用來測試模型，這些模型是研究團隊在賓夕法尼亞(ya) 州的外科醫生的幫助幫助下製作的。他們(men) 將這種小尺寸的“人造血管網絡”連接到動物模型的動脈上，發現它們(men) 可以通過這套渠道泵血液。使用多普勒成像技術，他們(men) 得以觀察到這套係統甚至能經受得住血液產(chan) 生的生理性壓力，完美、通暢地流動了高達3個(ge) 小時。

雖然這一研究成果尚不能直接用於(yu) 醫療應用中，但Miller教授認為(wei) 這絕對是這一特定生物工程領域的一項突破。“這項研究朝著開發一個(ge) 組織工程移植模型邁出了第一步，外科醫生從(cong) 而可以直接將動脈與(yu) 人工組織相連接。將來我們(men) 的目標是利用可生物降解的材料（包括活細胞）來替代這些可灌注的血管，以用於(yu) 直接一直和長期監測。”他說。