美国目前有超过10万人需要器官移植。对心脏、肾脏和肝脏等器官的需求远远超过了现有的供应，人们有时要等上好几年才能得到捐赠的器官。每年大约有6000名美国人在等待期间死亡。
组织工程旨在创造实验室培养的器官和组织，旨在缩小器官供应与移植需求之间的差距。但是组织工程的一个巨大挑战是在人造器官中创造出像天然器官一样工作的血管网络，从微小的毛细血管到更大的动脉。传统的人造血管设计往往不能模仿人体正常运作所需的自然设计。
然而，新的研究表明，使用3D冰打印来帮助制造类似于人体血管的结构是可能的。杨飞莫是卡内基梅隆大学Philip LeDuc和Burak Ozdoganlar实验室的研究生，他在2024年2月10日至14日在宾夕法尼亚州费城举行的第68届生物物理学会年会上展示了他们的研究成果。
3D冰打印通常需要在非常冷的表面上加入一股水流。“我们的方法与其他类型的3D打印不同之处在于，我们在打印时不是让水完全冻结，而是让它保持在顶部的液态。这个连续的过程，也就是我们所说的自由形式，帮助我们得到一个非常光滑的结构。我们没有大多数3D打印典型的分层效果，”杨解释说。
他们还使用了重水，这是一种水的形式，氢原子被氘取代，这使得水的冰点更高，有助于形成光滑的结构。
然后将这些3d打印的冰模板嵌入明胶材料GelMA中。当暴露在紫外线下时，明胶变硬，冰融化，留下真实的血管通道。
研究人员成功地证明，他们可以将内皮细胞(就像血管中的内皮细胞)引入人造血管中。这些细胞在明胶上存活了长达两周。(未来，他们打算将这些细胞培养更长的时间。)
除了器官移植的潜在用途外，Yang指出，3D打印血管还可以用于测试药物对血管的影响。它们还可以涂上病人自己的细胞，在给病人用药之前观察细胞对药物治疗的反应。
这种创新的方法可能是创造用于组织工程的复杂的、逼真的血管网络的重要一步。
由生物物理学会提供
引用本文:新的3D打印方法使用冰在工程组织中构建人工血管模板(2024年2月10日)
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