科技日報(bào)記者 張佳欣
新一期《科學(xué)》雜志刊登了美國斯坦福大學(xué)開發(fā)出一種新算法，可用于設(shè)計(jì)和3D打印高度復(fù)雜的“血管樹”。該成果向定制化打印人類心臟、腎臟、肝臟等器官邁出了關(guān)鍵一步。
人體血液通過大動(dòng)脈進(jìn)入器官，隨后進(jìn)入密集的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)，為周圍組織提供氧氣和養(yǎng)分，并最終匯流離開器官。
此次，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新算法，能夠快速生成與真實(shí)器官高度相似的“血管樹”模型，并確保血流均勻分布，避免血管間碰撞。該算法將建模速度提高了約200倍，僅用約5小時(shí)即生成一個(gè)用于構(gòu)建人體心臟血管的樹狀計(jì)算機(jī)模型。模型包含多達(dá)100萬個(gè)血管分支，其中任何一個(gè)細(xì)胞到最近血管的距離都只有100到150微米，足以維持細(xì)胞存活。
團(tuán)隊(duì)還使用3D生物打印技術(shù)，在一個(gè)由人類胚胎腎細(xì)胞組成的厚環(huán)狀結(jié)構(gòu)中嵌入25條血管通道，通過它輸送富含氧氣和營養(yǎng)物的液體，證實(shí)了該結(jié)構(gòu)能夠維持細(xì)胞存活。
目前打印出的“血管”仍只是通道，并不具備功能性血管所需的肌肉細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和結(jié)締組織等成分。但團(tuán)隊(duì)已在嘗試讓無法直接打印出的微細(xì)血管通過細(xì)胞自組織方式自行生長。
