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無論是在藥物研發(fā)的臨床前研究中代替實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，還是用于器官移植，人造器官和組織都有非常誘人的應(yīng)用前景。不過，體外構(gòu)建的人造器官和組織要在體內(nèi)外存活并發(fā)揮生物學(xué)功能，除了考慮機(jī)體免疫排斥以外，另一個(gè)問題也不容忽視——人造器官從其表面到深部的氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，以致其中心的細(xì)胞和組織可能出現(xiàn)壞死。因此，實(shí)質(zhì)器官如肝臟、心臟等要實(shí)現(xiàn)體外制備和體內(nèi)移植存活，能否構(gòu)建有效的血管網(wǎng)系統(tǒng)成為其主要限制因素之一，也是阻礙其臨床應(yīng)用的瓶頸。

目前，通常利用生物3D打印的方式在支架的內(nèi)部預(yù)留或定位直接打印出具有良好的孔隙率及高度仿真微血管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了高度的微觀結(jié)構(gòu)并快速地實(shí)現(xiàn)血管化目標(biāo)。但是受限于基質(zhì)材料性質(zhì)、生物相容性及力學(xué)性能，生物3D打印也無法很好滿足現(xiàn)實(shí)的需求。3D壓模（印花）技術(shù)（3D stamping）則可以通過預(yù)先制備圖案化單層，并通過精密設(shè)計(jì)和層層組裝形成三維的血管化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為組織工程領(lǐng)域提供了一種新的組織支架和血管化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建思路。

3D壓模（印花）技術(shù)（3D stamping）和AngioChip。圖片來源：Nature Materials

據(jù)zui近《Nature Materials》雜志報(bào)道，加拿大多倫多大學(xué)的Milica Radisic團(tuán)隊(duì)就借助3D stamping技術(shù)開發(fā)了人體組織生長必須的內(nèi)置血管網(wǎng)絡(luò)支架芯片，并將其命名為AngioChip。它采用了一種生物可降解、有彈性、紫外光可聚合及快速成型的POMaC [poly(octamethylene maleate (anhydride) citrate)]聚合物材料。通過計(jì)算機(jī)軟件新穎設(shè)計(jì)，并像印章一樣制備出圖案化的POMaC生物降解層，和1D管子、2D分支導(dǎo)管和3D枝狀網(wǎng)絡(luò)類血管結(jié)構(gòu)。將圖案化的POMaC層逐層排列且嵌入微血管結(jié)構(gòu)，通過紫外光照射就可以聚合在一起，形成復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)和內(nèi)部孔隙。在其內(nèi)部灌注細(xì)胞外基質(zhì)，并種植人體活性細(xì)胞，制備出三維血管化組織支架芯片。（Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis. Nature Mater., 2016, 15, 669-678, DOI: 10.1038/nmat4570）

AngioChip內(nèi)置血管的壁薄且靈活，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，足以支持收縮組織中的灌注脈管系統(tǒng)。血管壁含有微米和納米尺度的微孔有助于分子交換和細(xì)胞遷移。具有豐富內(nèi)部連通的晶格狀基質(zhì)支架可以很好地模擬血管床，可以在其內(nèi)部生長人體器官中的各種活性細(xì)胞。研究者成功制備了功能性和血管化的肝臟和心臟組織。

研究者還將這種血管化支架直接植入了成年鼠的后肢，用于外科吻合術(shù)中連接股骨血管中的動(dòng)脈-動(dòng)脈和動(dòng)脈-靜脈的血液流通。研究結(jié)果顯示小鼠的血液在AngioChip內(nèi)順暢流動(dòng)，和在自然血管中的流動(dòng)無異。這種嘗試給出了有效的組織再生途徑，可以直接快速的實(shí)現(xiàn)將體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

AngioChip可以極大地促進(jìn)器官芯片（organ-on-a-chip）的研究。器官芯片是基于微加工技術(shù)制備出的模擬人體特定器官的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)、微環(huán)境微流控芯片仿生系統(tǒng)，

（microphysiological system）或芯片人體（human-on-a-chip）。因其有望減少或zui終取代動(dòng)物模型而備受醫(yī)藥*的青睞。自2011年美國總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動(dòng)由NIH、FDA和國防部聯(lián)合設(shè)立的人體芯片專項(xiàng)研究以來，對(duì)這種新一代藥物評(píng)價(jià)平臺(tái)技術(shù)的研究熱潮在世界范圍內(nèi)迅速展開。通過AngioChip構(gòu)建出的肝臟和心臟芯片，同時(shí)也可以通過這種嵌入的人工血管通路進(jìn)行連接，模擬仿生循環(huán)系統(tǒng)并評(píng)估其相互之間的作用。

AngioChip解決了組織工程、器官芯片和器官移植的關(guān)鍵限制因素——血管化，提供了制備和培養(yǎng)三維血管化組織的良好平臺(tái)。目前研究者也正在進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，從手動(dòng)組裝發(fā)展到自動(dòng)化生產(chǎn)，并開發(fā)其商業(yè)化的應(yīng)用價(jià)值