工程师模拟血管的平台的新颖和简单的方法

血液循环系统是营养物质大量运输的关键基础设施，促进人体器官中气体和废物的交换。这些血管不断地暴露在血液流动的流体动力压力下，以及周围组织施加的收缩和放松节奏下。暴露于这些刺激可以触发细胞反应的级联反应，这可能导致不良条件，如血栓形成和血管炎症。

这些细胞对事件的反应被称为机械转导，即在体内将机械信号转化为化学信号的过程。尽管研究人员已经成功地设计出了模拟血管中各种损伤的疾病模型，但同时纳入来自血流和拉伸应力的剪切应力的能力仍然被认为是具有挑战性的复制。

Keio University（Keio U）的研究人员与新加坡技术和设计（SUTD）软化流体实验室合作，开发和制造了一种基于微通道的细胞外基质（ECM），使得能够提供由于灌注和同时拉伸而提供机械刺激。这种简单的方法允许研究人员在ECM中制作一个复杂的微通道网络，通过牺牲塑造类似人体组织。

在这种方法中，模具首先以分岔和级联尺寸低至0.2毫米宽。采用商品化的熔融沉积模型(FDM) 3d打印机打印聚乙烯醇(PVA)制成的牺牲模。与复制模塑等建立良好的方法不同，牺牲模塑可以在各种矩阵中快速制造微通道，而复制模塑需要多个组装和对齐步骤来创建具有三维几何形状的微通道。该模具完全嵌入ECM(明胶)中，用谷氨酰胺转移酶固化;在制作血管和周围组织的平台时，不需要密封、对齐或堆叠。

“由于PVA模具在水中是可拆卸的，制造过程完全只用水完成。这对于确保所制造的微通道的生物相容性很重要，”SUTD的博士学者Jason Goh说。

“融合沉积建模3-D印刷模具的牺牲模塑提供了广泛的设计自由度，并提高了更多生理相关平台的制作，”来自Sutd的助理教授Michinao Hashimoto。

在微通道表面培养人内皮细胞，形成一根模拟血管的管状结构。在灌注和拉伸的条件下，成功地实现了血管的特征行为，如脉动流。这血血管平台用于扩大当前血管内体外模型的适用性，以更具生理上相关的方式调查病理条件。

“我们成功向工程师替代品血管具有足够的机械强度，以承受施加的流体压力和拉伸存在人体。该平台将有助于了解血管疾病的机制，”该研究的第一作者、硕士学生Azusa Shimizu和来自日本庆应义塾(Keio U)的Hiroaki Onoe副教授说。

该研究工作已经发布和在芯片的实验室内部封面上发表，顶部日志覆盖着与微尺寸下方的小型化相关的原始工作以及技术进步和影响应用之间的界面。Azusa Shimizu（Keio U）与Jason Goh（Sutd）和Shun Itai（Keio U）合作。该项目的其他高级研究人员包括东京大学的Shigenori Miura博士。

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