德國(guó)科學(xué)家日前利用3D立體打印技術(shù)成功研制出了一種人造血管。該項(xiàng)研究成果將有望被用于人體試驗(yàn)和藥物測(cè)試。
經(jīng)過多年的不懈探索，這一難題現(xiàn)在已經(jīng)被德國(guó)弗勞霍夫研究所的科學(xué)家們攻克。他們運(yùn)用化合高分子材料結(jié)合能夠有效抵抗排異反應(yīng)的生物分子制作出了一一 一種特殊的“印刷墨水”，其印制出來的物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后能夠形成一種有彈性的固體，方便科學(xué)家根據(jù)人類血管構(gòu)造將其雕塑成3D立體人造血管。
實(shí)際上，3D立體打印技術(shù)的精細(xì)度十分驚人。為了制造出相似度最高的人造血管，科學(xué)家還運(yùn)用了雙光子聚合技術(shù)，利用鐳射光刺激人造血管材料分子交聯(lián)化，之后將成形的血管植入細(xì)胞內(nèi)壁。
隨著生物醫(yī)療技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)成功制造出了人造腸道和人造氣管等小型人體器官。但大型人造器官的制造卻頻頻遭遇瓶頸，其主要原因是缺乏制造毛細(xì)血管的相應(yīng)技術(shù)，進(jìn)而不能給大型人造器官輸送必要的養(yǎng)料，也就不能維持其正常存活和運(yùn)行。
據(jù)悉，此項(xiàng)研究成果將有力推動(dòng)大型人體器官的制造。雖然移植人造器官的夢(mèng)想還很遙遠(yuǎn)，不過人體器官制造技術(shù)的飛速發(fā)展可以給人類醫(yī)學(xué)研究帶來更有效、更人道的實(shí)驗(yàn)手段，譬如研發(fā)新藥物時(shí)用人造器官取代動(dòng)物來做實(shí)驗(yàn)。
據(jù)了解，在心外科手術(shù)中使用的人造血管分為大血管和小血管，直徑在8mm以上的為大血管，以下的為小血管。根據(jù)材料不同，又可分為滌綸人造血管和聚四氯乙烯(PTFE)血管。根據(jù)制作方法不同，有針織的、編織的和壓膜的。根據(jù)用途不同，有用于介入治療的，也有用于手術(shù)的。
熟悉人造血管發(fā)展過程的業(yè)內(nèi)人士指出，人造血管難于國(guó)產(chǎn)化的真正原因在于，人造血管產(chǎn)品本身成本不高，但前期的研發(fā)技術(shù)成本投入過大，現(xiàn)在人造血管 主要以滌綸為材料，這種材質(zhì)做衣服可以，用于人造血管就不容易了，編制復(fù)雜遠(yuǎn)超過制衣工藝，既要克服其涂層抗原性，又要保持其具有一定的生物強(qiáng)度，既要有 柔韌性，還要有可造作性，易于縫上，不能漏血。
據(jù)了解，在美國(guó)成人的心臟外科手術(shù)中，大血管手術(shù)占20%，80%是心臟病手術(shù)。美國(guó)曾經(jīng)一年里做出過20萬(wàn)例大血管手術(shù)的情況。孫立忠預(yù)期說， “以目前的情況看，美國(guó)一年約有40萬(wàn)例心臟病手術(shù)中就有約8萬(wàn)例屬于大血管手術(shù)。這就是一個(gè)龐大的市場(chǎng)。在中國(guó)，目前一年有20萬(wàn)例的心血管手術(shù)，大血 管手術(shù)約5000左右，數(shù)量還沒有上去。但是，隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，人們生活水平改善以及人口提前進(jìn)入老齡化，勢(shì)必造成大血管手術(shù)病人的數(shù)量有所增加，形 成一定的市場(chǎng)規(guī)模將是一種趨勢(shì)。
小口徑人造血管的研制與開發(fā)一直是國(guó)際上近十年來的熱點(diǎn)，但是到目前為止都沒有正式的產(chǎn)品誕生，原因在于小口徑人造血管的生物相容性和抗凝血的要求 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的大口徑人造血管。而目前全世界每年有近100萬(wàn)的心臟病患者需要接受心臟搭橋手術(shù)，現(xiàn)在所用的移植血管依然是取自患者自己的人體血管，而人 體自身的血管是很有限的，而且創(chuàng)傷也非常大，現(xiàn)在亟待解決的就是能夠生產(chǎn)出符合搭橋要求的小口徑人造血管，其市場(chǎng)前景將非?？陀^。
近年來聚氨酯(PU)材料倍受關(guān)注，這種材料與ePTFE相比較具有更優(yōu)良的生物相容性，有人認(rèn)為用PU材料制作的人造血管可以解決上述問題，因此它是國(guó)外許多學(xué)者目前研究的方向。對(duì)于PU型小口徑人造血管，在我國(guó)也有不少的研究報(bào)道。
聚氨酯材料的微相分離結(jié)構(gòu)使其具有比其它高分子材料更好的生物相容性(包括血液相容性和組織相容性)，這種結(jié)構(gòu)非常類似生物體血管內(nèi)壁：宏觀上是十 分光滑的表面，但是從微觀上看，卻是一個(gè)雙層脂質(zhì)的液體基質(zhì)層，中間嵌有各類糖蛋白和糖脂質(zhì)。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結(jié)構(gòu)使其血管壁具有優(yōu)異的抗凝 血性能。同時(shí)PU又具有優(yōu)異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強(qiáng)度，因此被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，用于制作人工心臟、人工肝、介入導(dǎo)管及高分子控緩釋藥 物，等等。
對(duì)于人工血管，一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是不同血壓下，血管的膨脹和收縮尺寸，以及管壁厚度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于人工血管由軟性材料構(gòu)成，無法采用接觸式測(cè)量方法。于此同時(shí)，檢測(cè)對(duì)精度要求也極高，通常要達(dá)到微米級(jí)水平。檢測(cè)人工血管膨脹尺寸成為業(yè)界公認(rèn)的難題。
德國(guó)米銥公司的光幕千分尺產(chǎn)品ODC2600系列，成功解決了這一測(cè)量難題。光幕千分尺分為發(fā)射端和接收端兩部分。發(fā)射端發(fā)出激光光幕，光幕被人工血管遮擋后，形成一定尺寸的陰影，在接收端會(huì)測(cè)量這段陰影的精確尺寸，達(dá)到微米級(jí)非接觸測(cè)量。