供稿人：連偉龍 連芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2022-09-15
3D組織模型可以再現(xiàn)人類生理機能，對于基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究非常重要，有望在藥物開發(fā)領(lǐng)域成為一種新工具。然而，在3D組織模型中，微血管是優(yōu)化細胞功能的必要條件，傳統(tǒng)的生物打印技術(shù)僅能制造微絲直徑大于100μm且形狀簡單的容器狀結(jié)構(gòu)的水凝膠支架。為了解決這些局限性，瑞典皇家理工學(xué)院的研究人員提出了利用飛秒激光原位照射膠原水凝膠形成3D圖案的方法，可以制造直徑為20 ~ 60μm的通道和空腔，實現(xiàn)了具有復(fù)雜微血管的器官芯片和3D組織模型，如圖1所示。
圖1 激光空化成型微血管組織模型示意圖
研究人員應(yīng)用飛秒激光照射膠原水凝膠產(chǎn)生空化氣泡，使膠原纖維重新排列，從而形成任意形狀和大小的3D微通道和直徑小于20μm的空腔。這些通道和空腔可以在二維和三維含細胞的水凝膠結(jié)構(gòu)中緊密排列，而不影響管腔外的細胞活性，保存了水凝膠中的單細胞或球形細胞的活力，因此進一步通過內(nèi)皮細胞的培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)基的灌注形成人工微血管模擬血管網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。
圖2 人工血管的形成和細胞與水凝膠相容性評價
該研究通過飛秒激光照射膠原水凝膠形成了3D微血管組織模型，為了使用3D組織模型研究復(fù)雜組織，如腫瘤和神經(jīng)組織，提供了可能。