荷蘭特溫特大學(xué)的研究人員在生物打印技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展，這可能會改變我們創(chuàng)建血管化組織的方式。他們最近在《先進(jìn)醫(yī)療材料》雜志上發(fā)表的創(chuàng)新生物墨水，題為“基于寡核苷酸的可編程生物墨水的生物打印，以調(diào)節(jié)4D中多尺度微血管形態(tài)發(fā)生”，介紹了一種精確引導(dǎo)3D生物打印組織內(nèi)微小血管生長和組織的方法。這些血管模仿了人體中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

3D打印器官有潛力通過為器官衰竭和組織損傷提供解決方案來徹底改變醫(yī)學(xué)。然而，一個主要挑戰(zhàn)是確保這些打印的組織獲得足夠的營養(yǎng)和氧氣，這對于它們的生存和功能至關(guān)重要。沒有血管，這些組織不能有效地獲取營養(yǎng)或排除廢物——限制了它們的有效性。因此，能夠3D生物打印血管是一個關(guān)鍵的進(jìn)步。

組織工程師在生物打印過程中已經(jīng)可以定位血管，但這些血管在實驗室培養(yǎng)或植入體內(nèi)時往往會不可預(yù)測地重塑——降低了工程化組織的有效性。特溫特大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的可編程生物墨水通過提供對血管生長和隨時間重塑的動態(tài)控制來解決這個問題——為創(chuàng)造具有長期功能和適應(yīng)性的工程化組織開辟了新的可能性。

這種尖端生物墨水被修飾有稱為寡核苷酸的小段DNA，可以編程按需結(jié)合和釋放生化信號。這種方法模仿了人體的自然方式，組織微環(huán)境作為生長信號的儲存庫——只有在需要時才釋放它們。這使得生物墨水能夠控制血管形成并引導(dǎo)它們根據(jù)組織的需求發(fā)展。

“我們的實驗室之前已經(jīng)開發(fā)了基于寡核苷酸的技術(shù)來傳遞刺激新血管生長的蛋白質(zhì)，”特溫特大學(xué)血管化實驗室的研究人員Jeroen Rouwkema和Deepti Rana說?！暗@項技術(shù)的獨特之處在于它不僅能夠在三維空間中工作，而且還能隨時間工作。我們稱之為4D控制?！?/p>

在此基礎(chǔ)上，研究人員現(xiàn)在將這種方法與擠出式3D生物打印結(jié)合起來。結(jié)果是，一種可編程生物墨水模仿了身體呈現(xiàn)生化信號的自然方式，使得在受控的實驗室環(huán)境中引導(dǎo)血管生長成為可能。“這使我們更接近于工程化組織，使其功能像真正的器官，”Rouwkema和Rana說。