與赫瑞瓦特大學的研究人員利用一種名為混合擠壓打印和電紡絲技術(shù)開發(fā)了新型3D 打印血管，旨在取代目前手術(shù)中使用的人體和合成靜脈，用于改變血液流動路線。

△3D 打印血管。圖片來源：愛丁堡大學 Norbert Radacsi 博士。

這項研究以題為“Fabrication of a Compliant VascularGraft Using Extrusion Printing and Electrospinning Technique/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”的論文發(fā)表在《Advanced Materials Technologies》期刊上。

相關(guān)論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202400224

心血管疾病仍然是全球主要的死亡原因，因此小直徑血管移植物在治療心血管疾病方面需求量很大。最突出的心血管疾病包括冠狀動脈疾病、外周動脈疾病和腹主動脈瘤。通常進行血管重建手術(shù)（或搭橋手術(shù)），使用血管導管重新引導受影響或阻塞動脈周圍的血流。自體移植物，例如隱靜脈、乳內(nèi)動脈和橈動脈，仍然是搭橋手術(shù)的黃金標準，但失敗率很高，并且移植物采集經(jīng)常導致供體部位發(fā)病率。此外，這些自體移植物在尺寸或機械性能方面很少是最佳的。大多數(shù)由合成材料（例如 Dacron 和 ePTFE）制成的市售移植物適用于大直徑動脈（>6 毫米）。然而，當用來替代小直徑動脈時，它們常常會因感染和內(nèi)膜增生而失敗。

為此，愛丁堡大學開發(fā)了一種制造雙層血管移植物的新方法。研究人員采用了一種混合生物打印和靜電紡絲裝置，制造出來表現(xiàn)出接近天然動脈的生物力學特性的分層移植物。

3D 打印血管與人體靜脈的特性非常相似，有望徹底改變心血管疾病的治療方法。這些堅固、柔韌、凝膠狀的管子采用新型 3D 打印技術(shù)制造而成，可以取代目前手術(shù)中用于改變血流方向的人體和人造靜脈，從而顯著改善心臟搭橋手術(shù)患者的治療效果。

人造血管的開發(fā)有助于減少在搭橋手術(shù)中切除人體靜脈時產(chǎn)生的疤痕、疼痛和感染風險，每年英國大約有 20,000 例此類手術(shù)。此外，這些產(chǎn)品有助于緩解小型人造移植物失敗的風險，因為這些移植物很難融入人體。

程學院領(lǐng)導的研究小組利用集成在 3D 打印機中的旋轉(zhuǎn)主軸，從水基凝膠中制造出管狀移植物。然后使用靜電紡絲技術(shù)對打印的移植物進行加固，靜電紡絲技術(shù)利用高壓拉出非常細的納米纖維 - 將可生物降解的聚酯分子包裹在人造血管中。機械性能和生物性能測試表明，最終產(chǎn)品與天然血管一樣堅固。

纖維增強型 gelMA 結(jié)構(gòu)制造步驟示意圖。b) 混合印刷和電紡裝置。c) 全長血管移植物。d) 電紡納米纖維增強型制造的 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）。

管移植物的爆破壓力和柔順性測量。a) 定制 Instron 3367 萬能試驗機的照片。b) 爆破壓力測試的測試臺。c) 爆破壓力測試期間的纖維增強 gelMA 移植。d) 爆破壓力測試后移植失敗。e) 移植柔順性測量裝置的示意圖。f) 柔順性測量裝置的照片。g) 柔順性測試期間，在 150 mmHg 壓力下由 75/25 PCL/PLCL 電紡納米纖維增強的 10% gelMA 結(jié)構(gòu)。