科学家设计一个模仿血管的多功能平台，有助于对病理状况进行深入研究

SUTD与庆应义塾大学合作，设计并制造了一个多功能平台，以复制血管中的脉动血流，从而可以深入调查病理情况。

血液循环系统是大规模运输营养物质的重要基础设施，并促进人体器官的气体和废物交换。这些血管不断受到血流的流体动力压力，以及周围组织施加的收缩和松弛节奏的影响。在这些刺激下会引发一连串的细胞反应，可能会引起血管中的血栓形成和炎症等不良情况。

这些细胞反应被称为机械传导–在体内将机械信号转化为化学信号的过程。虽然研究人员已经成功地设计了模仿血管各种损伤的疾病模型，但将血液流动的剪切应力和拉伸应力同时融合仍然被认为是一项挑战。

来自庆应义塾大学（Keio U）研究小组与新加坡科技设计大学（SUTD）软流体实验室合作，开发制造了一种基于细胞外基质（ECM）的微通道，能够同时提供由于灌注和拉伸而产生的机械刺激（参考图片）。这种简单方法使研究人员能够在ECM中制作复杂的微通道网络模仿人体组织。

在这种方法中，首先对模具进行分叉和级联尺寸低至0.2毫米的构图。使用可商购和普遍使用的熔融沉积建模（FDM）3D打印机来打印由聚乙烯醇（PVA）制成的牺牲模具。与诸如复制模制这样的成熟方法不同，牺牲模制使得能够快速制造各种矩阵中的微通道，复制模制需要多个步骤的组装和对准步骤才能创建具有3D几何形状的微通道，而牺牲模制却可以实现这种快速成型。将模具完全包埋在ECM（明胶）中，用转谷氨酰胺酶固化。在制作血管和周围组织的平台时，无需密封，对齐或堆叠。

由于PVA模具可在水中去除，因此仅需用水即可完全完成制造过程。这对于确保所制造微通道的生物相容性很重要。

熔融沉积建模3D打印模具的牺牲模制提供了广泛的设计自由度，并增强了与生理相关的平台的制造能力。

人类内皮细胞很容易培养在微通道的表面，形成一个模仿血管的管子。在灌注和拉伸的条件下，成功实现了血管的标志性行为，如脉动流。该血管平台有助于拓宽当前血管体外模型适用范围，以更加生理相关方式研究病理条件。

该研究成功地证明了要设计出具有足够机械强度的血管替代品，以承受人体施加的流体压力和拉伸。该平台将有助于理解血管疾病的机制。