3D打印支架促进新血管形成
2025年12月10日，伍斯特理工学院
问题心脏病是心脏病发作的主要原因，而目前的心脏搭桥移植物往往无法完全再生健康血管。
我们的想法研究人员利用一种名为MµCLIP的快速3D打印工艺，创建了具有微观沟槽的可生物降解管状支架，这些沟槽能引导细胞生长和排列，以促进动脉再生。
重要意义这些工程化移植物有望通过促进功能性血管生长和改善患者长期健康，提高冠状动脉搭桥术的效果。
研究团队吉列尔莫·阿米尔教授、孙成教授、博士生埃文·琼斯、研究生孙博远
伍斯特理工学院生物医学工程系助理教授丁永辉手中举起对着光的小不透明管子，看起来像是拆开的圆珠笔的一小块碎片。这个可生物降解的管子仅1厘米长，直径约2-3毫米，表面的沟槽和通道太小而不易看见。然而，这些微观纹理代表着一项进展，丁永辉认为，这可能有朝一日会大大改善心脏搭桥手术。
在《先进医疗材料》期刊发表的一篇新论文中，丁永辉和来自西北大学工程学院的研究合作者报告称，他们开发了一种使用可生物降解“墨水”和光的快速3D打印工艺，用于制造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和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，开发能够暂时提供组织生长结构并使新细胞生长为健康功能性血管的移植物至关重要。”
丁永辉在麦考密克工程学院的团队成员包括：生物医学工程和外科学Daniel Hale Williams教授吉列尔莫·阿米尔；机械工程教授孙成；博士生埃文·琼斯；以及研究生孙博远。除丁永辉外，伍斯特理工学院的作者还包括博士生傅饶；博士后研究员陈妮；研究科学家司彪；以及生物医学工程系助理教授、马萨诸塞大学陈医学院兼职教员韦正伦（Alan Wei）。
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向心脏供血的血管阻塞。一种常见的外科治疗方法是冠状动脉搭桥术，即通过连接静脉或合成管来绕过阻塞，恢复心脏的健康血流。
为改善移植手术，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层沉积在平板上，仔细地逐层构建管子。他们还使用紫外线将图案投射到成形中的管子上。
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。管子表面的图案为血管中发现的内皮细胞和平滑肌细胞在管子表面移动和相互排列创造了路径。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得比在光滑支架上更好。
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等组织的再生。他在2023年加入伍斯特理工学院教师队伍之前，曾在西北大学担任研究助理教授，他的研究得到了美国心脏协会和美国国立卫生研究院的资助。
“我对那些在科学上取得突破同时又有潜力改善人们生活的转化研究感到非常兴奋，”丁永辉说。“许多人需要搭桥手术，我们的研究可能会带来更好的移植物，从而为患者带来更好的健康结果。”
【全文结束】
