目的:血管系統(tǒng)研究對(duì)于建立適合的腫瘤模型進(jìn)而開發(fā)出有效的臨床療法具有重要意義。隨著生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械工程學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展,光固化技術(shù)、熔融擠出技術(shù)、三維打印技術(shù)等多種先進(jìn)成型技術(shù)被開發(fā)出用于體外構(gòu)建血管系統(tǒng)模型。然而,體外構(gòu)建血管系統(tǒng)仍處于初始階段,技術(shù)尚存亟待解決的問(wèn)題,如機(jī)械性能、連通性能、可加工性能等均較差。本文旨在探索體外快速構(gòu)建血管網(wǎng)前體方法,實(shí)現(xiàn)其在機(jī)械性能、連通性能和可加工性能上的改進(jìn)。研究方法:本文采用了海藻酸鈉/明膠作為基質(zhì)材料,通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)性能和生物性能測(cè)試進(jìn)行分析、篩選和優(yōu)化,制備具有一定機(jī)械強(qiáng)度和生物性能的雙交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）水凝膠,依據(jù)材料特性并結(jié)合現(xiàn)有3D打印機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)快速構(gòu)建血管網(wǎng)前體的幾種方法:氣泡法、單噴頭打印灌注法、單噴頭浸入式打印法和雙噴頭交替打印法,再由結(jié)構(gòu)性能和生物性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了幾種方法用于構(gòu)建血管網(wǎng)前體的可行性。結(jié)果:1、細(xì)胞在A-G-IPN水凝膠內(nèi)生長(zhǎng)狀態(tài)良好,可依附于該浸潤(rùn)型支架進(jìn)行新陳代謝、增殖等細(xì)胞活動(dòng)。2、氣泡法、單噴頭打印灌注法、單噴頭浸入式打印法和雙噴頭交替打印法均可構(gòu)建連通性良好的3D多通道網(wǎng)狀模型。3... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)醫(yī)科大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

D打印的人工“肺泡”與周圍血管2012年，賓夕法尼亞大學(xué)的ChristopherS.Chen教授等人打印了碳水化合物玻璃剛

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2研究現(xiàn)狀來(lái)自美國(guó)華盛頓大學(xué)和萊斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的Grigoryan.B，Paulsen.S等人利用3D打印技術(shù)建立肺氣囊模型[16]，并于2019年5月將其課題組研究成果發(fā)表在Science期刊，肺氣囊模型圖也作為期刊封面被廣泛傳播（圖1.1）。該模型具有與人體血管和氣管系統(tǒng)相似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能像肺部血管和氣管系統(tǒng)一樣向周圍血管輸送氧氣，完成“呼吸”過(guò)程[16]。建立模型的主要困難在于建立為組織輸送營(yíng)養(yǎng)的血管網(wǎng)絡(luò)。為克服這一困難，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)?fù)雜的3D結(jié)構(gòu)分解為多層2D打印的藍(lán)圖，將一種可被特殊光線固化的液態(tài)水凝膠作為打影墨水”，依照藍(lán)圖分層打印并逐層固化[16]。在層層堆積后，“墨水”固化形成了3D的凝膠結(jié)構(gòu)。研究人員在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：紅細(xì)胞從這一系統(tǒng)中流過(guò)時(shí)，能夠有效地從呼吸的“肺部”獲取氧氣，這與肺泡的氧氣交換過(guò)程一致[16]。該研究為人工制造血管化組織的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。圖1.13D打印的人工“肺泡”與周圍血管2012年，賓夕法尼亞大學(xué)的ChristopherS.Chen教授等人打印了碳水化合物玻璃剛性3D絲狀網(wǎng)絡(luò)，并將其作為具有生物相容性、含有活細(xì)胞的人工組織模板，生成了可以內(nèi)含細(xì)胞并在高壓脈動(dòng)環(huán)境下充血的圓柱形網(wǎng)絡(luò)[17]。這種簡(jiǎn)單的血管鑄型方法允許獨(dú)立控制網(wǎng)絡(luò)的立體結(jié)構(gòu)、內(nèi)皮化進(jìn)程以及血管外組織成分，因此它適用于多種細(xì)胞類型、多種材料以及不同交聯(lián)方法。圖1.2碳水化合物玻璃材料絲狀結(jié)構(gòu)的形成2016年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的S.ThomasCarmichael教授課題組與美國(guó)杜克

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1.3海藻酸鈉/明膠雙交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)示意圖：（a）海藻酸鈉的G區(qū)與Ca2+交聯(lián)示意；（b）明膠被mTG酶催化交聯(lián)示意；（c）海藻酸鈉與明膠在Ca2+和mTG兩種交聯(lián)劑作用下互穿交聯(lián)示意1.4.2生物3D打印技術(shù)3D打印技術(shù)在10年前已成為國(guó)內(nèi)討論熱點(diǎn)，經(jīng)久不衰，甚至眾多學(xué)者認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)。3D打印技術(shù)已經(jīng)引發(fā)了制造業(yè)的變革，在珠寶、建筑、零部件加工、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、航天航空、教育、土木工程、醫(yī)療等方面都有廣泛應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)整形和修復(fù)等領(lǐng)域已凸顯出其新穎性和創(chuàng)造性，在組織工程與再生醫(yī)學(xué)方面的器官制造技術(shù)上，3D打印多次刷新紀(jì)錄[69-77]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者們將生物材料科學(xué)和干細(xì)胞技術(shù)融匯結(jié)合后開發(fā)出各種“生物墨水”，利用3D打印技術(shù)制備了模擬人體組織和器官的生物學(xué)前體，例如人工打印的心肌組織、肝組織、血管化脂肪組織、軟骨、骨、皮膚等等，為人類的組織和（或）器官的修復(fù)和再生帶來(lái)了希望[70-77]。廣義的3D打印技術(shù)在生物3D組裝領(lǐng)域存在多個(gè)發(fā)展方向，如熔融沉積技術(shù)、低溫沉積制造、類3D噴墨技術(shù)、光敏固化、液體3D打印技術(shù)或微滴技術(shù)的3D排列等[70-77]，開發(fā)這些技術(shù)的重要目的之一都是在體外構(gòu)建適用于臨床或非臨床醫(yī)療領(lǐng)域的人工組織和（或）器官。雖然3D打印技術(shù)具備機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的高精密度和高自動(dòng)化程度，但是在很多情況下更適用于生物相容性較差的合成高分子材料，使該技術(shù)在生物相容性要求更高的細(xì)胞生物學(xué)模型制造領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。王小紅[70-77]教授課題組在清華大學(xué)器官制造中心積累了豐富的生物3D打印技術(shù)研究經(jīng)驗(yàn)。例如低溫沉積制造技術(shù)打印合成高分子材料聚氨酯的3D支架結(jié)構(gòu)時(shí)，具有細(xì)胞毒性的有機(jī)溶劑的使用會(huì)造成

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3514272