在实验室中，丁永辉将一根微小的不透明管子举到光线下，它看起来就像一支拆开的圆珠笔的残片。
这根可生物降解的管子长约1厘米，直径约2-3毫米，表面的沟槽和通道太小，难以清晰可见。然而，这些微观纹理代表了一项进步，伍斯特理工学院(WPI)生物医学工程系助理教授丁永辉认为，这可能在某一天大幅改善心脏搭桥手术。
在发表于《先进医疗材料》(Advanced Healthcare Materials)期刊的一篇新论文中，丁永辉与来自西北大学的研究合作者报告称，他们开发了一种快速3D打印工艺，使用可生物降解的"墨水"和光来生产带有沟槽和通道的管状可植入支架。这些纹理为细胞在植入物表面迁移并相互排列创造了路径，这是再生心脏血管的关键步骤。
"这项研究的目标是再生动脉，而不仅仅是替换它们，"丁永辉说。"要实现这一目标，开发能够暂时为组织生长提供结构并使新细胞生长为健康功能性血管的移植物将非常重要。"
该研究旨在改善美国主要公共卫生挑战之一——心脏病的外科治疗。心脏病发作的主要原因是供应心脏血液的血管堵塞。一种常见的外科治疗方法是冠状动脉搭桥手术，涉及连接一条静脉或合成管来绕过堵塞区域，恢复心脏的健康血流。
为了改进移植手术，研究人员专注于构建更好的临时移植物。他们的工作围绕一种名为MµCLIP的多尺度微观3D打印新工艺展开。
使用在丁实验室建造的专用3D打印机，研究人员将液态聚合物层沉积到平板上，仔细地一层一层地构建管子。他们还使用紫外线将图案投射到正在成形的管子上。
基于柠檬酸盐的聚合物随后被固化成一种柔韧且可生物降解的材料。管子表面的图案为内皮细胞和血管中常见的平滑肌细胞创造了路径，使它们能够在管子表面移动并相互排列。在直接比较中，研究人员发现内皮细胞在有纹理的支架上迁移和排列比在光滑支架上更好。
除了丁永辉外，WPI的论文作者还包括博士生傅饶；博士后研究员陈妮；研究员司彪；以及伍斯特理工学院生物医学工程系助理教授、马萨诸塞大学陈医学院兼职教师魏正伦(Alan Wei Zhenglun)。西北大学的作者包括先进再生工程中心主任、教授Guillermo Ameer；机械工程教授孙成；博士生Evan Jones；以及硕士生孙博远。
这项研究反映了丁永辉对生物材料支架设计和制造的关注，这些支架用于血管和肌肉骨骼组织等组织的再生。他在2023年加入伍斯特理工学院，此前曾在西北大学担任研究助理教授。
"我非常兴奋于这种既能科学突破又有可能改善人们生活的转化研究，"丁永辉说。"许多人需要搭桥手术，我们的研究可能会产生更好的移植物，为患者带来更好的健康结果。"
更多信息：傅饶等人，《用于引导3D细胞排列的具有表面拓扑结构的纳米多孔支架的多尺度3D打印》，《先进医疗材料》(2025)。DOI: 10.1002/adhm.202504630
期刊信息：《先进医疗材料》
提供方：伍斯特理工学院
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