加泰罗尼亚国际大学：多喷头挤出成型内皮与平滑肌细胞制造仿生血管

供稿人：赵廷泽 连芩
供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

心血管疾病（CVDs）被全世界范围内均认为是致死的主要原因，其中动脉粥样硬化是心血管疾病的主要病因。目前这种疾病的主要通过心脏搭桥手术进行治疗。随着组织工程技术的发展，组织工程血管（TEBV）将成为一种潜在的治疗手段。

最近，西班牙加泰罗尼亚国际大学的E Bosch-Ru′e等人模拟天然的血管结构，通过三同轴喷头进行了仿生血管的制造，制造方法如图一所示。同轴喷头最外层使用海藻酸钠、I型胶原与人大动脉平滑肌细胞（HASMCs）构成的生物墨水，中层使用I型胶原与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）构成的生物墨水，最内层使用普郎尼克作为牺牲材料，以便在打印结束后去除并形成管道结构。

图1 三同轴喷头仿生血管制造方法

为了确认所制造的仿生血管体外培养后的结构，作者使用鬼笔环肽与DAPI对仿生血管模型进行观测。在第16天，仿生血管中的内皮细胞（HUVECs）形成了一个细胞排列方向与仿生血管方向一致的单层结构，这与天然血管中内皮细胞的排列方式相似。然而在第20天，这种细胞定向排列的现象却不能再被观察到。

观察平滑肌细胞（HASMCs）时发现，第9天到第20天细胞不断增殖并形成一个致密层，且其中细胞的排列方向与仿生血管之间的角度呈现为45°- 90°，这一现象与天然的血管中的平滑肌细胞的排列相似。如图2所示。

图2 培养过程中仿生血管中的内皮细胞(HUVECs)与平滑肌细胞(HASNCs)分别的观测图像

在生理条件下，内皮细胞是由于血流剪切应力的影响而定向排列的，而本文中的仿生血管却是静态培养的。故该文的作者们认为，这有可能是导致16天后内皮细胞失去定向排列的一个原因。

总之，本文提出了一种成本低，可重复的仿生血管制造方法。同时该文作者希望日后通过灌流培养，在保持本文中平滑肌45°- 90°排列方式的同时，使内皮细胞的排列方向可以持续保持与仿生血管方向一致的结构，并进一步促进整个仿生血管的成熟。

参考文献：
Bosch Rue E, Delgado L M, Gil F J, Perez R A. Direct extrusion of individually encapsulated endothelial and smooth muscle cells mimicking blood vessel structures and vascular native cell alignment. Biofabrication, 2020.