埃因霍溫科技大學(xué)：研究人員使用3D打印機(jī)復(fù)制微血管結(jié)構(gòu)

來(lái)源：創(chuàng)想三維

微血管是指心血管系統(tǒng)的微細(xì)血管，它們?cè)陲@微鏡下才能見(jiàn)到。微血管指通連小動(dòng)脈和小靜脈間的細(xì)小血管，分布于各種組織和器官中，分支通連成網(wǎng)，故也稱(chēng)終末血管床。您可能熟悉血管系統(tǒng)，但可能還沒(méi)有意識(shí)到毛細(xì)微血管系統(tǒng)是您體內(nèi)的重要參與者，這些微血管負(fù)責(zé)微循環(huán)。

微脈管系統(tǒng)由小動(dòng)脈，毛細(xì)血管，動(dòng)脈細(xì)胞等組成，并且血管系統(tǒng)在過(guò)去幾年中已經(jīng)多次與3D打印相關(guān)聯(lián)，從生物打印的血管支架到用于微血管手術(shù)的3D打印模型，再到可行的3D打印生物組織。

近日，研究人員仍然面臨著設(shè)法模仿和重新創(chuàng)建微流體系統(tǒng)的方法，這種系統(tǒng)采用3D打印機(jī)制造，趨向于使用諸如“片上器官”之類(lèi)的設(shè)備。埃因霍溫科技大學(xué)的一組科學(xué)家一直在這條路線進(jìn)一步探索，正如他們?cè)凇?D打印圓形微流體通道以模擬微脈管系統(tǒng)”中所解釋的那樣，去年在蒙特利爾舉行的納米生物技術(shù)海報(bào)會(huì)議上該技術(shù)已被提出。

模仿血管結(jié)構(gòu)的3D打印鑄造框架，內(nèi)置獨(dú)立碳水化合物玻璃體結(jié)構(gòu)。用溶解在PDMS中的碳水化合物玻璃溶液后用染料溶液灌注網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，比例尺為500μm。

使用碳水化合物玻璃體基質(zhì)進(jìn)行3D打印是研究人員提出的一種可行選擇，但埃因霍溫科學(xué)家希望在制造過(guò)程中使用多種類(lèi)型的材料，同時(shí)使零件更?。骸拔覀兊闹饕攸c(diǎn)是將直徑減小到更接近微血管的尺寸，即在10-500微米的范圍內(nèi)，并能夠設(shè)計(jì)可以改變血管直徑的分層三維分支網(wǎng)絡(luò)?！?br />
該團(tuán)隊(duì)建立了一臺(tái)3D打印機(jī)，其加熱桶連接到Nordson EFD performus III壓力控制系統(tǒng)。 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的直徑為0.4毫米，研究人員能夠通過(guò)限制或加速運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整直徑限制。在使用自支撐碳水化合物玻璃體基質(zhì)作為選擇材料時(shí)，打印復(fù)雜幾何形狀方面具有更大的自由度。 正如在許多3D打印研究項(xiàng)目中一樣，溫度是一個(gè)重要的考慮因素，溫度把握不好有可能導(dǎo)致零件變形。

碳水化合物纖維從水滴串聯(lián)穿過(guò)

印刷框架，速度為600毫米/分鐘。 3根纖維的顯微圖像，頂部和底部從左到右和中間從右到左以600mm / min的速度排列，纖維直徑~100μm

箱線圖的直徑為平臺(tái)的不同移動(dòng)速度。提高速度可降低纖維插入物的方差和平均直徑：300 mm / min的直徑的高變化可以通過(guò)纖維的強(qiáng)錐形形狀來(lái)解釋?zhuān)瑥亩诶w維的開(kāi)始和結(jié)束處產(chǎn)生不同的直徑。這可能是由噴嘴尖端處的液滴凝固造成的，從而留下較少的材料。

研究人員表示，他們?cè)?D打印微脈管系統(tǒng)工作中的很大一部分將圍繞控制制造中的熱元件?！斑@將為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供更大的自由度，并且它將提供精確控制光纖回流以形成單個(gè)平面內(nèi)連接的可能性，”研究人員總結(jié)道。 “最后，3D打印的模型將用于通過(guò)微血管網(wǎng)絡(luò)研究血液和血液中的顆粒流動(dòng)，從而更好地了解微脈管系統(tǒng)中的灌注和顆粒分布相互作用。

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