缺血性心血管疾病是美國死亡和殘疾的頭號原因，并在世界其他地區(qū)迅速增長。缺血是指缺氧的組織 - 當(dāng)心臟疾病導(dǎo)致血管阻塞時，組織會死亡，因為攜帶貴重氧氣的血細(xì)胞無法通過。

當(dāng)組織和器官的血液循環(huán)受損時，會出現(xiàn)許多嚴(yán)重的疾病，如外周動脈疾病，中風(fēng)，甚至心力衰竭。雖然手術(shù)是一種選擇，可以消除腿部或心臟中較大血管的阻塞，但不能在較小的血管中完成，但不幸的是，大多數(shù)損傷首先發(fā)生在導(dǎo)致這些情況的位置。

由國家生物醫(yī)學(xué)成像和生物工程研究院（NIBIB）資助的生物學(xué)家，工程師和醫(yī)生的跨學(xué)科研究小組正在共同開發(fā)3D打印解決方案，以解決小血管損傷引起的缺血問題。

由波士頓大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授Christopher Chen和生物設(shè)計中心創(chuàng)始主任Christopher Chen領(lǐng)導(dǎo)的團隊設(shè)計了3D打印貼片，這些貼片以各種幾何圖案播種，帶有血管誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞，它實際上可以產(chǎn)生節(jié)約組織的血管網(wǎng)絡(luò)。

我們之前已經(jīng)看到了3D打印心臟貼片的益處，因為該技術(shù)在理解心血管健康問題和推進(jìn)治療選擇方面繼續(xù)受益。這個團隊的研究發(fā)表在6月份，而NIBIB最近也有另外一個看法。

結(jié)果發(fā)表在一篇題為“3D-printed vascular networks direct therapeutic angiogenesis in ischaemia”的文章中，Nature Biomedical Engineering journal;共同作者包括T. Mirabella，J. W. MacArthur，D. Cheng，C. K. Ozaki，Y. J. Woo，M. T. Yang和Chen。

以下大學(xué)和機構(gòu)共同致力于這項可能挽救生命的研究：

波士頓大學(xué)生物工程系和生物設(shè)計中心

Wyss哈佛大學(xué)生物啟發(fā)工程研究所

賓夕法尼亞大學(xué)外科學(xué)系

外科，布萊根婦女醫(yī)院和哈佛醫(yī)學(xué)院

斯坦福大學(xué)心胸外科

Innolign Biomedical，馬薩諸塞州波士頓

“這次合作的結(jié)果是工程師如何讓生物學(xué)家和醫(yī)生知道我們的身體是如何工作并使用這些信息來創(chuàng)造實用的創(chuàng)新醫(yī)學(xué)治療的絕佳例子，”NIBIB計劃主任Rosemarie Hunziker博士說。 組織工程。

由于無法通過手術(shù)清除小血管中的堵塞物，所以其他可以誘導(dǎo)新血管生長的策略正在開發(fā)中。 這涉及在血管內(nèi)皮細(xì)胞和生長因子起作用的地方模擬人體的自然修復(fù)過程，以誘導(dǎo)新血管以危險的方式生長，這可以理解為不是世界上最容易做的事情。

陳說：“我們知道，當(dāng)生長因子注射到組織中時，它們會誘導(dǎo)新血管的萌芽，但是會以無序的方式向缺血組織輸送氧氣。 我們的目標(biāo)是利用工程設(shè)計將新船的發(fā)展引導(dǎo)到一個有序的功能網(wǎng)絡(luò)?！?/span>

研究人員設(shè)計并制造了3D打印血管貼片（VP），并添加了幾種不同的通道模式來指導(dǎo)組織血管的形成。 這些通道內(nèi)襯內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)新血管發(fā)芽。

具有不同通道模式的3D打印的貼片在背部，左腿缺血的小鼠模型中進(jìn)行測試。 研究人員將這些貼片植入腿部的一個缺口內(nèi)，在該缺口中移除了一段股動脈，看看他們是否能夠誘導(dǎo)新血管生長并向缺血足部輸送氧氣。 使用激光多普勒成像來檢查是否有任何血管正在形成。

術(shù)后5天，具有直排通道斑塊的部位被證明具有最佳結(jié)果，因為它們誘導(dǎo)有組織的血管網(wǎng)絡(luò)生長并恢復(fù)氧氣至足部。

陳說：“雖然我們?nèi)蕴幱谶@個項目的早期階段，但我們對最初的結(jié)果感到鼓舞?！?/span>

沒有圖案的3D打印斑塊幾乎不會誘導(dǎo)任何血管形成，而網(wǎng)格圖案貼片恢復(fù)了足部70％的氧合作用。 根據(jù)NIBIB的說法，通過確定哪些斑塊模式可以誘導(dǎo)大部分血管生長，該團隊展示了其新技術(shù)如何“解決這一重大的公共健康問題”。

Chen的小組將繼續(xù)他們與生物學(xué)家和臨床醫(yī)生的合作，并試圖改進(jìn)3D打印補丁的設(shè)計，以“優(yōu)化他們的有效性”。

“我無法強調(diào)這個項目當(dāng)前和未來的成功完全取決于工程師，生物學(xué)家和臨床醫(yī)生的合作關(guān)系。 我們都非常興奮，因為如果有這么多種多樣但相互依存的專業(yè)知識專注于打破這個主要的公共健康問題，我們都會很興奮?！标愓f。