近日，中國科學家成功將3D打印血管植入恒河猴體內，實現血管再生，解決了困擾臨床半個世紀的人工血管內皮化的問題。我國首批“千人計劃”專家、四川藍光英諾生物科技股份有限公司(以下簡稱“藍光英諾”)首席科學家康裕建表示，此項成果屬于全球首創，對干細胞技術臨床應用具有里程碑意義。

3D生物打印血管解決了過去人造血管堵塞、凝血等問題

據報道，康裕建表示，“過去的人造血管不是生物材料，無法產生內皮細胞，其進入生物體后容易發生堵塞、凝血等問題。而此次實驗打印出的生物血管，則能夠生成血管內皮細胞，保證血液流動暢通。”

此外，傳統人工血管約10年后就需更換。新技術解決了該問題，打印血管可終身使用。另外，移植傳統人工血管患者需終身使用抗凝劑，而打印血管將這一時間縮短到術后5天，此后無需任何藥物治療。

3D打印生物血管　

血管內皮細胞通常指襯于心、血管和淋巴管內表面的單層扁平上皮，它形成血管的內壁。它們具有吞噬異物、細菌、壞死和衰老的組織，還參與集體免疫活動功能。

康裕建稱，在本次實驗中，團隊首先利用取自恒河猴自體的脂肪間充質干細胞進行培養，隨后用獨創的“生物磚”技術將脂肪干細胞轉化成生物“墨汁”——干細胞可以分化為機體的任何一種細胞。

科學家在進行手術　

然后用3D生物血管打印機構建出人造血管，最后植入實驗動物體內，利用動物體內自主再生能力，形成完整的血管功能。

據報道，具體來說，他所帶領的團隊從恒河猴身體中取出約5克脂肪，提取出脂肪間充質干細胞制成3D生物打印所需的“墨汁”，再用特制設備打印出血管，并置換該猴體內一段約2厘米的腹主動脈。

康裕建介紹說，術后1個月，打印血管已與恒河猴自身腹主動脈融為一體。

據悉，自2016年5月正式開始進行3D生物打印血管動物實驗，截至2016年12月1日，藍光英諾已在30只恒河猴進行體內植入實驗，實驗動物術后存活率為100%。

以干細胞為核心的四大核心技術

據悉，此次3D生物打印技術促進人工血管內皮化研發項目，由藍光英諾和四川大學華西醫院再生醫學研究中心、四川省生物增材制造產業技術研究院共同承擔研究，并且入選了國家“863”計劃。

康裕建上世紀90年代開始在美國從事干細胞研究，他介紹說，“利用干細胞為核心開展的3D生物打印，包括3D生物云計算平臺、生物磚、3D生物設備和3D打印后處理系統四大核心技術體系。”  

2015年10月26日央視報道全球首臺3D生物打印機

去年10月，藍光英諾成功研制出全球首臺3D生物血管打印機。這臺獨創的3D生物血管打印機，擁有3D生物打印空間旋轉平臺、精確協同工作的雙噴頭打印技術、可視化的互動打印操作系統、噴頭及環境控制系統等一系列創新。

在運用上述獨創設備的基礎上，本次實驗中使用的打印“墨汁”——生物磚技術則是該實驗成功的核心。康裕建說，生物磚是一種具有核殼結構、由生物可降解材料作為保護層、內含種子細胞與活性調控物質的基本單元。

“實驗中，生物磚用于復制胚胎發育時期的各種微環境，使干細胞在體外可以得到精確的定向分化控制。將生物磚作為打印‘墨汁’的基本組成，具有維持干細胞干性、定向分化或去分化作用及抗機械損傷能力，能夠保證打印過程中細胞的完整性與生物活性。”

目前最成熟的3D生物打印技術

據悉，該技術將用于心血管疾病治療。研究表明，心血管疾病發病率為全球第一。全球每年有約1.56億人、國內約1900萬人有人工血管移植需求。

藍光發展公告稱，下一步，公司3D生物打印血管將向有關監管機構申請臨床試驗。

田納西大學(University of Tennessee)分子資源中心(Molecular Resource Center)執行理事唐納德?托馬森(Donald Thomason)在藍光英諾發表成果時表示：“雖然世界各地都在發展生物材料3D打印，但這個項目的成果……是我見過最成熟的。”托馬森教授預計，通過臨床試驗，技術有望在5到10年內大規模使用。

倫敦機械工程師協會(Institution of Mechanical Engineers)醫療保健主管海倫?米斯(Helen Meese)表示藍光英諾的研究“對于全球生物科技界是一項令人振奮的成果”。她同時表示：“迄今為止的大部分研究都是在實驗室進行的小規模測試。下一個重大挑戰是擴大規模，而他們的研究是朝著這一方向邁出的一大步。”

3D打印血管價格更低廉正研究應用到其他人體器官

“會比現在便宜，而且是自己身體的干細胞，沒有排異反應。”對成本，康裕建透露低于目前人工血管。

托馬森認為，該項目為3D生物打印技術用在更廣泛醫學領域提供了可能。

康裕建表示，目前已在嘗試打印類似管腔材料：膽管、輸尿管、輸卵管、食管，同時對肝臟、心臟等人體器官也在研發中，“借助該技術還將促進損傷器官再生，在人體器官出現問題苗頭時即予以修復。”

不過，米斯也表示，該成果有待發布，實驗步驟也要在其他實驗室重復進行。她估計至少要20年時間才能將心臟或腎臟等更復雜的3D打印器官移植到人類病患體內。

12月11日發布會現場

談及此項技術的未來應用，康裕建說，配合生物磚技術成功實現血管再生，將是構建一切人造生物活性器官的基礎。

未來將在胚胎學研究、細胞疾病模型，細胞治療、誘導組織再生、誘導血管再生及用藥預測、損傷修復、再生醫學、替代病變組織和器官等領域發揮突破性作用。

他介紹，該動物實驗將持續到明年5月，后續階段將完成3D生物打印血管移植手術程序的標準化。

來源：觀察者網