韓國浦項科技大學和釜山國立大學的研究人員最近取得了一項重大的 3D 生物打印突破。他們成功開發出一種新的混合生物墨水，可用于 3D 打印結構，這些結構對治療各種與血液循環相關的疾病至關重要。這項研究已經發表在《Advanced Functional Materials》雜志上。
當血液循環因堵塞或血管損傷而受限，這種受限的血液供給可能會進一步損害相關的器官和組織。這種情況被稱為缺血，會引發各種疾病，但它的治療方式仍然相對有限。經常使用的是基于細胞的療法，但治療效果參差不齊。
許多針對缺血性問題的細胞治療利用內皮祖細胞（EPC）來刺激新的血管形成。這樣做有一個問題，那就是缺血部位通常與 EPC 是敵對的，這限制了 EPC 的存活和自我分化能力，因為營養不良、氧化應激、炎癥和活性氧的存在。
這個問題的解決方法之一是使用去細胞化的細胞外基質（dECM）。dECM 基本上是被去除了細胞的不同有機組織的框架或骨架。由于其組成、結構和生物力學性質，dECM 非常適合用來鼓勵細胞在新環境中的存活和增殖。
以前的研究使用來自各種不同組織的 dECM 來開發 3D 打印生物墨水，使用這些生物墨水，研究人員成功增強了組織的功能性和細胞活性。此次，韓國研究人員想看看是否能類似地使用一種基于血管 dECM 的墨水來治療缺血引起的血管問題。他們將來自一頭豬的主動脈組織的血管 dECM 與藻酸鈉水凝膠混合在一起，制成一種混合生物墨水。
使用這種混合生物墨水和一種 3D 同軸細胞打印方法，韓國研究團隊生產出生物血管（BBV）。3D 打印技術的易于擴展性意味著他們能制造出一系列不同尺寸的 BBV 以進行測試。研究人員專門開發了一個 3D 打印系統，并利用了市售的同軸擠出噴嘴。打印完成后，血管被放在 37 攝氏度下孵育 30 分鐘，在這個過程中水凝膠溶解，留下一個中空結構。
研究人員在體外測試了這些空心的 BBV 管，包括定期測量細胞活性。結果表明，EPC 的存活、增殖和分化都得到了大大的改善。研究人員還在實驗室小鼠身上測試了這種 3D 打印 BBV，這些小鼠的后肢有缺血癥狀。他們將 BBV 植入到受影響的血管附近，發現 BBV 能促進血管的快速恢復。BBV 既充當血管植入物，也充當一個藥物傳輸系統，能提供一個環境來刺激 EPC，讓它們發育成功能性血管組織。
研究人員認為這種新的混合生物墨水有許多潛在應用，包括缺血性疾病的再生，受損血管的替換，血管化組織 / 器官的直接創建，以及血管模型和生物芯片的制造。