江西
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- 在实验室培育“人造器官”的过程中，科研人员长期面临一个棘手难题：细胞存活时间极短。
- 问题的根源并非技术不足，而是缺少维系生命的关键结构——血管网络。
- 正如人体若无血液输送氧气与养分便无法生存，三维构建的人造组织一旦缺乏血管系统，内部细胞便会迅速因缺氧和营养匮乏而死亡。
- 这一瓶颈困扰生物医学领域多年，直到美国宾厄姆顿大学研究团队提出突破性解决方案。
- 他们在《生物医学材料》期刊发表论文，介绍利用“静电纺丝”技术成功制备出直径仅为1至10微米的超细管道。
- 这种尺度有多精细？人类单根头发的直径通常介于70到100微米之间。
- 这意味着，一条发丝横截面足以容纳数条此类微管并列排列。
- 项目主导人王教授指出，人体血管系统本就是多层次结构。
- 既有输送大量血流的主动脉，也有遍布组织末梢的毛细血管。
- 过去3D打印技术仅能实现较粗血管的构建，细微血管需依赖细胞自行生成，过程缓慢且效率低下。如今通过预制微管，可直接搭建完整的“毛细血管网络”。
- 该技术原理是借助高强度电场将聚合物溶液拉伸成纳米级纤维。
- 这项工艺此前多用于制造医用敷料或空气过滤材料。
- 将其应用于血管支架的设计，展现出高度的创新性和实用性。
- 更值得一提的是，研究人员并未采用复杂或高成本材料，仅选用聚乙烯氧化物（PEO）与聚苯乙烯（PS）两种广泛应用于生物医学领域的惰性高分子化合物。
- 这些材料不仅生物相容性良好，还能在体内逐步降解，不会引发毒性反应或免疫排斥。
- 为提升实用性，团队还将长条状微管切割成短小片段。
- 这样分散植入人造组织后，能够模拟真实毛细血管的分布模式，实现高效物质输送，同时避免因管道过长导致的堵塞风险。
- 微管不只是“血管”
- 这些微型通道的功能远不止充当血液通路，其应用前景极为广阔。
- 实验中，研究人员使用荧光标记的微珠模拟血液流动，结果证实微管系统可促使氧气和营养成分均匀渗透至整个组织结构，显著提升了细胞的存活率。
- 下一步计划包括优化微管的尺寸、分支形态及空间排布，探索针对不同器官组织的最佳供血架构。
- 毕竟皮肤、肝脏与大脑对血管密度和通透性的需求各不相同，不可能用同一套模型满足所有场景。
- 其中最具潜力的方向之一，是模拟大脑特有的“血脑屏障”结构。
- 血脑屏障是一种保护中枢神经系统的重要生理屏障，能阻止大多数药物进入脑组织。
- 这也正是脑肿瘤、阿尔茨海默病等神经系统疾病治疗困难的核心原因之一。
- 研究团队正着手利用微管构建仿生化的血脑屏障微血管系统。
- 一旦成功，不仅能为神经疾病提供更贴近真实的体外研究平台，还可用于评估新药是否具备穿越屏障的能力。
- 这将大幅减少对动物实验的依赖，提高研究精度的同时推动伦理化科研进程。
- 负责微管制备的周教授此前深耕微观3D支架领域多年。
- 此次将原有支架技术与血管工程需求深度融合，实现了跨学科的技术跃迁。
- 他表示，未来目标不仅是组装单一功能的人造器官，更是连接多个类器官，构建“微型人体”集成系统。
- 例如将人工肝、肾、心肌组织通过微管网络互联，完整再现药物在体内的吸收、代谢与排泄路径。
- 这样一来，在新药测试阶段就能精准预测药效表现与潜在副作用。
- 相比传统动物模型或二维细胞培养，数据更具临床相关性与可靠性。
- 在我看来，这项工作的核心价值在于攻克了从无到有的关键一步。
- 以往人造组织受限于厚度，只能维持薄层结构，根本原因就是缺乏有效的血管支持系统。
- 现在有了可嵌入的微管网络，组织可以向更厚实、更复杂的方向发展，甚至迈向真正具备功能的完整器官。
- 或许几年之内，我们就能在实验室中培育出可用于移植修复的人造皮肤，或是具备部分代谢功能的人工肝脏。
- 届时，器官移植或许不再需要漫长等待捐献源，新药研发周期也有望压缩数年之久。
- 而这一切变革的起点，正是那些由电场牵引而成、比发丝还纤细无数倍的微小管道。
- 不得不说，科学的进步往往始于解决一个看似微不足道的小问题，却最终撬动整个领域的巨大变革。
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