科技日報記者 張佳欣
新一期《科學(xué)》雜志刊登了美國斯坦福大學(xué)開發(fā)出一種新算法，可用于設(shè)計和3D打印高度復(fù)雜的“血管樹”。該成果向定制化打印人類心臟、腎臟、肝臟等器官邁出了關(guān)鍵一步。
人體血液通過大動脈進入器官，隨后進入密集的毛細血管網(wǎng)絡(luò)，為周圍組織提供氧氣和養(yǎng)分，并最終匯流離開器官。
此次，團隊開發(fā)出一種新算法，能夠快速生成與真實器官高度相似的“血管樹”模型，并確保血流均勻分布，避免血管間碰撞。該算法將建模速度提高了約200倍，僅用約5小時即生成一個用于構(gòu)建人體心臟血管的樹狀計算機模型。模型包含多達100萬個血管分支，其中任何一個細胞到最近血管的距離都只有100到150微米，足以維持細胞存活。
團隊還使用3D生物打印技術(shù)，在一個由人類胚胎腎細胞組成的厚環(huán)狀結(jié)構(gòu)中嵌入25條血管通道，通過它輸送富含氧氣和營養(yǎng)物的液體，證實了該結(jié)構(gòu)能夠維持細胞存活。
目前打印出的“血管”仍只是通道，并不具備功能性血管所需的肌肉細胞、內(nèi)皮細胞和結(jié)締組織等成分。但團隊已在嘗試讓無法直接打印出的微細血管通過細胞自組織方式自行生長。
