CU BOULDER研究人员应用3D打印技术创建硬化人造血管

来自科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）的研究人员开发了一种3D打印方法，该方法使用受控制的氧气抑制来模仿高度结构化，柔韧的血管几何形状。

“这个想法是为3D结构添加独立的机械特性，可以模仿人体的天然组织，”CU博尔德机械工程系副教授，该研究的高级研究人员尹晓波表示。“这项技术使我们能够创建可以针对某些疾病进行定制的微结构。”

硬化3D打印血管

根据这项研究，为与心血管疾病和活动脉和组织置换相关的硬化血管设计解决方案。研究人员使用从eBay购买的零件制造的3D打印机，总成本为500美元，研发人员开发了一种立体光刻3D打印方法来制造微观结构。

该方法在固化的聚合物结构之间集成氧气抑制层，以在增材制造过程中物理地限制固化厚度。“氧气通常会导致不完全固化，”机械工程博士后研究员丁永辉表示。“我们利用一层允许固定的氧气渗透率。”

“通过严格控制氧气迁移及其随后的光照，研究人员可以自由控制物体的哪些区域固化为更硬或更软 － 同时保持整体几何形状相同。”

a）数字投影立体光刻3D打印系统的示意性设置，其中水凝胶前体溶液通过UV暴露逐层固化。b）氧抑制辅助打印的示意图，其中固化区在固化区和氧抑制层之间物理限制。c）在不同UV暴露剂量下双键转化率的深度分布。

模仿病变的血管

为了测试他们的设想，研究人员打印了三个版本的结构，其特点是由两根杆支撑的顶梁。结构在形状，尺寸和材料上是相同的，但是已经打印了杆刚度的三种变化：柔软／柔软，硬／软和硬／硬。在此之后，研究小组发现较硬的杆支撑顶梁，而较软的杆允许其完全或部分塌陷。

研究人员还打印了一个中国小武士人物，外层坚硬，内层柔软，赋予战士各种纹理。CU博尔德认为，这种方法“为3D体外组织制造开辟了一条新途径。”这项研究也被认为可以为那些患有高血压和血管疾病的人提供更加个性化的治疗。

“我们能够创造这种结构来模仿病变的血管。我们可以在它们进入临床试验之前用它来测试药物。”丁解释说。

研究人员正在研究3D打印过程中沉积细胞以制造活动脉。

研究论文“异质微机械环境的正交规划和三维生物立体光刻中的几何形状”由Hang Yin，Ding Yonghui Ding，Yao Zhai，Wei Tan和Xiaobo Yin共同撰写。

a）硬／硬，b）柔软／坚硬，和c）软／软结构。d，e和f显示3D打印的武士模型，内部有坚硬的身体和柔软的心脏。