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生物3D打印能夠沉積含有細胞的生物材料，從而形成一定的三維結構，常被用于制造復雜的仿生組織結構，尤其是脈管結構。目前主要的構建脈管方法是逐層堆疊法和使用犧牲材料，但是其打印速度較慢，而且打印過程較為繁瑣，不能直接在打印結構上灌注流體。上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院整形外科皮慶猛博士在國際生物材料雜志《Advanced Materials》發表文章，提出了一種多通道同軸擠出系統（MCCES），可以一次性打印周向多層環狀結構，并能直接用于灌流。
該研究中使用的生物材料為7%（w/v）GelMA，2%（w/v）海藻酸鈉和2%（w/v）三季戊四醇核（PEGOA），既保證了打印結構的機械強度，也能夠促進細胞生長和增殖。圖1A展示了MCCES系統示意圖，其分為3個供料口，1和2提供裝載有不同細胞的生物材料，3提供用于交聯的氯化鈣溶液。圖1B展示了打印結構示意圖，通過鈣離子和生物材料交聯以及光致GelMA交聯，形成穩定的空心管結構。圖1C展示了熒光試劑標記細胞下該系統打印的空心管結構。通過間歇性關閉1或2可以打印出單層管和雙層管間歇交替結構。在后續灌流實驗中，結果顯示，使用該系統打印的空心管結構具有良好的結構完整性并且不會出現流體泄露。
圖1 多通道同軸擠出系統的組成及打印過程示意圖
人體尿道由三個細胞層組成，包括尿道上皮細胞，成纖維細胞和平滑肌細胞，傳統的打印工藝難以構建仿生尿道結構，而MCCES系統則可以實現，未來可用于構建仿生尿道治療相關疾病。同時，人體血管結構也有內皮細胞層，中間平滑肌層合成纖維細胞外層組成，構建仿生血管結構用于醫學也是一個難題，文章中提到，靜脈內皮細胞和血管平滑肌細胞均可在MCCES系統打印結構中生長和增殖，并具有形成網狀結構的能力。未來MCCES系統有望用于構建人體仿生脈管組織并用于臨床。相關推薦
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