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 - 當心臟疾病導致血管阻塞時，組織會死亡，因為攜帶貴重氧氣的血細胞無法通過。

當組織和器官的血液循環(huán)受損時，會出現許多嚴重的疾病，如外周動脈疾病，中風，甚至心力衰竭。雖然手術是一種選擇，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，大多數損傷首先發(fā)生在導致這些情況的位置。

由國家生物醫(yī)學成像和生物工程研究院（NIBIB）資助的生物學家，工程師和醫(yī)生的跨學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。

由波士頓大學生物醫(yī)學工程教授Christopher Chen和生物設計中心創(chuàng)始主任Christopher Chen領導的團隊設計了3D打印貼片，這些貼片以各種幾何圖案播種，帶有血管誘導內皮細胞，它實際上可以產生節(jié)約組織的血管網絡。

我們之前已經看到了3D打印心臟貼片的益處，因為該技術在理解心血管健康問題和推進治療選擇方面繼續(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。

以下大學和機構共同致力于這項可能挽救生命的研究：

波士頓大學生物工程系和生物設計中心

Wyss哈佛大學生物啟發(fā)工程研究所

賓夕法尼亞大學外科學系

外科，布萊根婦女醫(yī)院和哈佛醫(yī)學院

斯坦福大學心胸外科

Innolign Biomedical，馬薩諸塞州波士頓

“這次合作的結果是工程師如何讓生物學家和醫(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。

由于無法通過手術清除小血管中的堵塞物，所以其他可以誘導新血管生長的策略正在開發(fā)中。 這涉及在血管內皮細胞和生長因子起作用的地方模擬人體的自然修復過程，以誘導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，當生長因子注射到組織中時，它們會誘導新血管的萌芽，但是會以無序的方式向缺血組織輸送氧氣。 我們的目標是利用工程設計將新船的發(fā)展引導到一個有序的功能網絡。”

研究人員設計并制造了3D打印血管貼片（VP），并添加了幾種不同的通道模式來指導組織血管的形成。 這些通道內襯內皮細胞，誘導新血管發(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行測試。 研究人員將這些貼片植入腿部的一個缺口內，在該缺口中移除了一段股動脈，看看他們是否能夠誘導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。

術后5天，具有直排通道斑塊的部位被證明具有最佳結果，因為它們誘導有組織的血管網絡生長并恢復氧氣至足部。

陳說：“雖然我們仍處于這個項目的早期階段，但我們對最初的結果感到鼓舞?！?/span>

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

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

“我無法強調這個項目當前和未來的成功完全取決于工程師，生物學家和臨床醫(yī)生的合作關系。 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。