通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高度仿生的血栓-芯片模型

（文章來(lái)源：bioprint菌）
血栓及其并發(fā)癥是心血管疾病發(fā)病率和死亡率的主要原因之一。雖然急性血栓事件可能需要使用溶栓劑（如組織纖溶酶原激活劑(TPA)）治療，但是血栓不能被完全去除，殘余的血栓會(huì)隨著時(shí)間的推移通過(guò)周圍組織侵入的成纖維細(xì)胞發(fā)生纖維改變，最終形成永久性的血栓。如果形成靜脈壁僵硬和靜脈高血壓，這在臨床上表現(xiàn)為血栓形成后綜合征，引起水腫，疼痛，嚴(yán)重者還會(huì)面臨截肢。

目前，建立一個(gè)體外仿生平臺(tái)來(lái)研究血栓形成中的細(xì)胞相互作用和潛在療法方面是非常必要的，然而在模擬血管的各種結(jié)構(gòu)和生物方面以及利用相對(duì)復(fù)雜的制造過(guò)程的能力方面受到限制。

因此，Yu Shrike Zhang團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種利用3D打印技術(shù)以構(gòu)建高度仿生血栓-芯片模型的方法。該模型是由一層融合的人內(nèi)皮細(xì)胞包覆在明膠甲基丙烯?；?GelMA)水凝膠中的空心微通道組成，其中人全血被注入并誘導(dǎo)形成。組織纖溶酶原激活劑的持續(xù)灌注導(dǎo)致非纖維化凝塊的溶解，說(shuō)明了該模型的臨床相關(guān)性。進(jìn)一步將成纖維細(xì)胞包裹在GelMA基質(zhì)中，表明這些細(xì)胞有可能遷移到凝塊中，隨后隨著時(shí)間的推移沉積I型膠原，從而促進(jìn)纖維細(xì)胞的形成。該模型在用于研究血管纖維化病理方面有重大的意義。

首先，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了血管化結(jié)構(gòu)的3D打印。該結(jié)構(gòu)是用Pluronic沉積了一個(gè)由犧牲支架組成的模具，并使其干燥過(guò)夜。隨后，將GelMA溶液填充模具并使用光交聯(lián)引發(fā)凝膠化。通過(guò)將整個(gè)構(gòu)建體浸入冷的PBS中去除Pluronic結(jié)構(gòu)，形成了水凝膠微通道。同時(shí)為了模擬內(nèi)皮功能，研究人員將表達(dá)GFP的HUVECs接種到微通道中并培養(yǎng)直至達(dá)到匯合。結(jié)果顯示，HUVECs在播種后不久就開始在微通道內(nèi)表面上擴(kuò)散，直到第2天沿微通道的長(zhǎng)度形成匯合的內(nèi)皮層。對(duì)于分叉通道，在整個(gè)微通道上都觀察到了類似的趨勢(shì)，包括分叉點(diǎn)。

然后，研究人員探討了血管化水凝膠微通道作為研究血栓形成模型的潛在應(yīng)用。對(duì)于芯片上的血栓形成模型來(lái)說(shuō)，重要的是用血栓溶解劑治療后的凝塊的體內(nèi)血栓溶解活性；對(duì)于溶栓實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，通過(guò)采用分叉型微通道配置可以驗(yàn)證芯片上的血栓形成模型中TPA的溶栓潛力。結(jié)果表明，利用犧牲性生物打印制作的體外分叉血栓形成模型的仿生特性，在研究血栓形成，溶栓和相關(guān)病理學(xué)方面有巨大的潛在用途。

最后，為了驗(yàn)證內(nèi)皮的完整性受到損害時(shí)，在水凝膠微通道基質(zhì)中包被的成纖維細(xì)胞會(huì)遷移到血管腔中促進(jìn)血栓纖維化這一假設(shè)。研究人員制作了三種類型的模型：i）在水凝膠中沒(méi)有成纖維細(xì)胞的內(nèi)皮化微通道作為對(duì)照；ii）非內(nèi)皮化微通道，在基質(zhì)中具有成纖維細(xì)胞以模擬受損血管；iii）內(nèi)皮化的微通道在基質(zhì)中具有成纖維細(xì)胞，以模仿正常血管。這項(xiàng)研究中描述的仿生人類單片血栓形成模型為今后研究提供了開展體外研究的能力，特別在發(fā)展個(gè)性化血管疾病建模方面有重大進(jìn)展。
（責(zé)任編輯：fqj）