生物3D打印血管刚过，4D打印细胞小口径血管来了

最近3D打印界最火的无疑就是生物血管3D打印，在蓝光英诺成功的将3D打印血管植入到恒河猴体之后，蓝光发展的股票连续3个交易日涨停板!这表现出市场对生物3D打印的巨大兴趣。目前，人体内的血管破裂时，可移植聚酯材料的人工血管，但由于血液容易凝固在人工血管内壁，如果人工血管太细就容易堵塞，这一直是开发人工血管的难处。

血管生成是组织工程学中的关键问题，血管是维持细胞功能的主要场所，为细胞提供营养和氧气，同时排除细胞代谢废物,由于血管需求量大，因此这个问题急需解决。

2016年12月28日，青岛尤尼科技向南极熊3D打印网透露，他们在生物血管制造上使用了4D打印技术，可以打印出直径为0.5mm-6mm，内外层带有包含生长因子、EC–MSC、ECM组件、iMSCs及HUVEC不同比例细胞重编程的血管。

△打印不同直径血管

英国科学家约翰•格登和日本医学教授山中伸弥因为发现成熟细胞可以重新编程为未成熟的细胞，进而发育成人体的所有组织，获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。科学家们认为，通过对人体细胞进行重新编程（定向生长，具备某些功能），可以研究出诊断和治疗疾病的新方法。但目前细胞重新编程的方法效率比较低下，且能导致细胞内出现无法预料的变化，很多科学家都希望能另辟蹊径。青岛尤尼科技的CEO王红说，“我们利用4D生物打印网格微槽结构的多细胞生物材料，大大提升了细胞重编程的质量！”

南极熊认为这也是在人造血管的另一个方向，蓝光英诺采用的是从体内提取的细胞制作生物砖，然后进行3D打印血管，植入体内，形成血管。而青岛尤尼科技采用的4D生物打印技术，在可编程网格微槽的多层结构中建立起细胞“微组织”，随着时间和环境的变化，可以自发的进行细胞膜、细胞自组织和基质沉积的过程，从而优化了降解过程，使打印出的组织机构与自然的组织更接近。


△蓝光英诺3d打印血管过程
蓝光英诺和尤尼科技的在3D打印人造血管方面是两个不同的发展方向：
①蓝光英诺采用的是利用生物细胞为材料制作的生物砖来3D打印血管，而血管本省也保持活性，属于直径比较粗的一类。
②而尤尼科技是打印了多层微槽支架结构，然后在水凝胶里并加入多种细胞进行重编程，可打印出多层仿生的内径0.5mm-6mm的血管。在研发进度上蓝光英诺已经把3D打印血管进行了恒河猴体内实验，青岛尤尼科技4D打印出的血管已经过医生试缝，其强度，韧性，弹性均满足临床要求，但尚未进行动物体内试验。

△尤尼科技打印的血管进行缝合试验

青岛尤尼科技是中国第一批获得国家863前沿生物3D打印的公司之一，公司CEO兼技术带头人王红，带领研发团队在研发出多款3D生物打印机之后再续辉煌，终于研发出血管生物打印机，并且与国内外著名干细胞研发机构合作，打印出多层仿生的内径0.5mm-6mm，长度50mm的可降解生物材料的血管支架，利用4D打印技术成功打印出包括由生长因子、EC–MSC、ECM、iMSCs、HUVEC、平滑肌细胞和成纤维细胞等不同比例组成的细胞重编程内径2mm，长度50mm的小口径血管。

△王红 在实验室

所谓“4D打印技术”，就是在传统3D打印技术中再加入“时间”变量，之前南极熊有过4D打印的报道《4D打印：可创造出“智能化”的物体》。4D打印不仅包含3D的长、宽和高3个维度，更增加了一个时间维度，使打印出的物体可以随着时间推移在形态结构上自我进行智慧调整，最终自动达到预先设计要求。智能生物打印材料，可以创建高度复杂的组织，通过封装在生物打印支架内的自组织细胞完成，在3D打印出来的生物材料支架中精确的嵌入活细胞和生长因子，可以获得与天然组织结构非常相似的工程化组织结构。然而，由于不完整的组织的形成过程，打印的组织结构还不能实际的应用，而4D生物打印可以获得具有与天然组织非常接近的组织结构。

王红（863科学家）介绍：4D生物打印的人脐静脉内皮细胞HUVEC、EC–MSC悬浮液在内层形成内皮细胞膜，4D生物打印的水凝胶作为细胞载体具有水分含量高、易加工、与封装细胞有良好的生物相容性等特点, 4D生物打印含有平滑肌细胞和成纤维细胞的液体可以实现细胞自组织构建，并形成结缔组织，为血管移植提供了必要的机械性能。总之，他们这次用4D打印细胞重编程方法构建小口径血管的方法，可以减少血栓形成，防止血管阻塞，保证移植的血管内血液正常流通，依照仿生的原理和方法从根本上解决了小口径血管的堵塞问题，应该是小口径血管制作史上的重大创新和突破 ！


△青岛尤尼科技董事长 CEO兼技术带头人 王红

王红还介绍说：她将和团队继续研发更高一代的4D生物打印机，实现精确可编程地控制细胞排列，定向生长，充分发挥细胞自组织的能力，加快体外构建仿生血管的进程。

她有一个梦想，就是要让我们中国的4D打印技术领先世界。王红认为，在4D打印技术打印血管，骨骼，心脏支架和眼科等三类器械方面，目前全球尚属空白，中国的干细胞技术一点也不落后其他国家，既然3D打印技术已经让美国，德国和日本领了先，为什么这次在4D打印技术的发展过程中，我们中国人不去领先呢？ 她呼吁哪些愿意投身4D打印技术发展的科学家，医生和工程师们，充分发挥医工结合的优势，尽快融为一体，为此她愿意在每一个省份选择两家医院，免费建设4D打印精准医疗数字化转化中心，试点成功后，将在全国医院进行普及（感兴趣的医院、医生可联系南极熊）。

王红坚信，在国家大力提倡精准医疗和医生创新的大趋势下，五年内，每一个医院都将会有一个能为骨科，心血管科，口腔科，儿科，神经科，康复科等医生提供手术导板，手术模型，口腔牙模，精准矫形矫具和基于临床需求的植介入器械创新研发的4D打印精准医疗数字化转化中心 ！
如果希望交流，可关注“南极熊3D打印”微信公众号；或申请加入“南极熊之生物医疗3D打印”微信群（先加微信392908259求拉入）