快速为3D打印器官设计血管网络

一种可以快速为任何3D打印器官设计血管网络的计算模型，可能会让我们更接近移植人工肝脏、肾脏或心脏的目标，而不需要捐赠者。相关论文最近在《科学》上发表。

器官衰竭患者通常需要肝移植，但只有10%的全球移植需求得到满足。为了填补这一差距，科学家们正在开发实验室中3D打印器官的方法。但这些器官需要血管网络来保持活力，而现有的血管网络设计实验方法需要几天甚至几周的时间。

为了解决这个问题，斯坦福大学的Alison Marsden和团队构建了一个计算模型。该模型可以根据描述人体血管支系为较小血管的数学规律，为随机器官设计血管网络。

研究人员利用该模型为一个由肾细胞3D打印而成的1厘米宽的环形结构开发了一个网络，包括25条血管，整个过程只用了几分钟。

随后，研究小组用冷明胶颗粒将血管网络打印到环形结构中，再加热到37°使明胶融化，留下1毫米宽的空心通道来模拟血管。研究人员继续将含有氧气和营养物质的液体泵入通道，以模拟正常的血流。

一周后，环形结构中的生存细胞数量约为同一肾细胞环形结构的400倍，没有植入血管，后者也浸泡在类似的血液中。

“我们可以让靠近血管的细胞生存下来。”马森说，但远离细胞的细胞会死亡，因为它们无法打印更小、更多的血管来将营养输送到这些地区。该团队正在探索解决这个问题的方法。

“他们无疑正在突破可能性的界限。”法国巴黎-萨克雷大学的Hugues Talbot说。这种方法可能会让科学家在几个小时内完成全尺寸器官的血管网络设计，而不是几天或几周。“以这种方式设计的血管网络可以用来取代或至少补充实验室培养的器官。”

研究人员首先需要开发一种将这些血管网络打印到大器官的方法。马森说，如果进展顺利，他们希望在5年内在猪身上测试3D打印器官。