皮膚移植3D生物打印調(diào)控血管分支新路徑

來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2025-11-24

皮膚移植是創(chuàng)傷修復(fù)的關(guān)鍵手段，但傳統(tǒng)移植面臨供體不足、二次損傷等問(wèn)題，而組織工程皮膚又常因移植后缺血壞死難以推廣。血管網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量直接決定了移植組織的存活，如何構(gòu)建與正常皮膚相似的層級(jí)化血管分支，成為組織工程領(lǐng)域的**難題。

近日，蘇州大學(xué)團(tuán)隊(duì)在《Applied Materials Today》發(fā)表的研究給出了創(chuàng)新性解決方案 —— 通過(guò)生物3D打印機(jī)（型號(hào)：BIO X，品牌：Cellink，產(chǎn)地：瑞典），利用聚己內(nèi)酯（PCL）框架產(chǎn)生的約束力，就能精細(xì)控制血管分支形成，為組織工程皮膚的臨床轉(zhuǎn)化奠定了重要基礎(chǔ)。

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**突破：用 “框架大小” 調(diào)控血管分支，無(wú)需額外設(shè)備

研究團(tuán)隊(duì)基于此前建立的 3D 生物打印模型，創(chuàng)新性地通過(guò)改變 PCL 框架的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)約束力大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)血管分支的可控形成：

當(dāng) PCL 框架長(zhǎng)度為 6mm、細(xì)胞 - 纖維蛋白條寬度達(dá) 7.2mm 時(shí)，血管呈弧形排列并形成大量分支；

當(dāng)框架長(zhǎng)度延長(zhǎng)至 10mm 時(shí)，血管更傾向于沿張力方向線性生長(zhǎng)，分支***減少；

無(wú) PCL 框架的對(duì)照組中，血管生長(zhǎng)混亂，分支數(shù)量與結(jié)構(gòu)均無(wú)規(guī)律。

這種調(diào)控方式無(wú)需復(fù)雜的外部設(shè)備，*通過(guò)設(shè)計(jì)框架尺寸就能實(shí)現(xiàn)約束力的精細(xì)調(diào)節(jié)，為構(gòu)建個(gè)性化血管網(wǎng)絡(luò)提供了簡(jiǎn)便可行的技術(shù)路徑。

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圖1。不同纖維蛋白條帶的3D生物打印結(jié)構(gòu)中血管分支的形成。(a)生物打印構(gòu)建，細(xì)胞纖維蛋白條寬1.2毫米，長(zhǎng)6毫米，培養(yǎng)14天后形成血管。(b)具有7.2 mm寬和6mm長(zhǎng)的細(xì)胞纖維蛋白條的生物打印構(gòu)建體，培養(yǎng)14天后血管形成。CD31，綠色;DA中VI，藍(lán)色。比例尺，分別為5 mm和50um

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圖2:不同R寸PCL框架的3D生物打印組織中血管分支的形成。(3)控制組(無(wú)PCL框架):(b)L6組(長(zhǎng)度為6毫米的PCL框架):(c)L10組(長(zhǎng)度的PCL框架)。三組生物印跡組織的大小相同?？潭劝?，50微米。構(gòu)造物中(d)血管長(zhǎng)度和(e)分支的定量化。

關(guān)鍵機(jī)制：YAP 蛋白介導(dǎo)的力學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)

研究發(fā)現(xiàn)，Yes 相關(guān)蛋白（YAP）在約束力調(diào)控血管分支的過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色：

約束力會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重排，L6 組（6mm 框架）中肌動(dòng)蛋白呈弧形輻射排列，L10 組（10mm 框架）則呈單一方向排列；

YAP 作為肌動(dòng)蛋白下游的信號(hào)分子，將力學(xué)信號(hào)傳遞至細(xì)胞核，調(diào)控血管形成相關(guān)基因表達(dá)；

加入 YAP 抑制劑 verteporfin 后，血管分支數(shù)量***增加，且生長(zhǎng)方向與約束力方向不一致，進(jìn)一步證實(shí)了 YAP 的調(diào)控作用。

此外，細(xì)胞 - 纖維蛋白條的寬度、約束力大小與血管分支數(shù)量之間存在密切關(guān)聯(lián)，為量化調(diào)控血管網(wǎng)絡(luò)提供了重要依據(jù)。

臨床潛力：兼具生物相容性與灌注功能

經(jīng)過(guò) 14 天培養(yǎng)后，3D 打印的組織表現(xiàn)出優(yōu)異的生物學(xué)性能：

組織厚度與膠原蛋白成熟度隨 PCL 框架尺寸增加而提升，細(xì)胞排列緊密，類(lèi)似正常真皮組織結(jié)構(gòu)；

移植到裸鼠皮下后，手術(shù)切口愈合良好，無(wú)炎癥反應(yīng)，證明其良好的生物相容性；

血管腔內(nèi)能檢測(cè)到紅細(xì)胞和 FITC - 葡聚糖，證實(shí)新形成的血管具備正常灌注功能，可快速與宿主血管吻合。

這些特性解決了傳統(tǒng)組織工程皮膚移植后缺血壞死的**問(wèn)題，大幅提升了移植組織的存活概率。

應(yīng)用前景：這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值遠(yuǎn)不止皮膚移植

為化妝品、藥物研發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的血管形成模型，契合歐盟禁用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的政策要求；

可推廣至肝臟、心肌等其他組織***的血管化構(gòu)建，推動(dòng)多***組織工程的發(fā)展；

為血管相關(guān)疾病的病理機(jī)制研究提供了體外模擬平臺(tái)，助力新型***藥物的篩選。

目前，研究團(tuán)隊(duì)已證實(shí)該技術(shù)能穩(wěn)定構(gòu)建具有功能的血管網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)將進(jìn)一步探索不同血管分支結(jié)構(gòu)對(duì)傷口愈合的影響，為臨床應(yīng)用提供更***的理論支持。這項(xiàng)研究通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，既突破了傳統(tǒng)技術(shù)的局限，又為組織工程的臨床轉(zhuǎn)化提供了新的思路。隨著 3D 生物打印技術(shù)的不斷成熟，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn) “打印即血管化” 的組織制備模式，讓更多患者受益于精細(xì)醫(yī)療帶來(lái)的革新。

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