《基於血管樹構建的組織工程血管化基礎研究》是依託清華大學，由張磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於血管樹構建的組織工程血管化基礎研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張磊
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
建立包括大血管及毛細血管網的完整血管網是組織工程技術必須解決的關鍵問題。以肝組織工程為例，組織工程人工肝是治療肝衰竭和終末性肝病的理想方法，但組織工程人工肝臟必須具備一定的體積方可滿足臨床的基本需求。制約大體積肝組織塊構建的關鍵因素就是如何重構可支持組織塊功能發揮及生長的血管網。目前人們在毛細血管網成形方面取得了較好的效果，但在成形包含大血管在內的完善的血管網方面卻一直難以突破。本項目提出基於血管樹重構和誘導毛細血管團（血島）複合血管化技術路線，其核心是首先設計並成形由主幹血管構成的血樹，以此為依託利用細胞三維堆積或直接種植由細胞微囊方式構建肝組織塊原型。通過體內移植或體外培養將組織塊原型與宿主血供相連（或與生物反應器的泵源相連），使人工成形的血樹與誘導生成的毛細血管網（血島）相連通，從而形成包含完整血管網路的肝組織塊。本項目在複雜器官血管化及複雜脈管系統的設計成形方面有重要套用。
結題摘要
血管化是組織工程技術必須解決的關鍵問題之一。毛細血管網路可以通過生長因子調控等方式生成，但骨幹血管網卻缺乏有效解決手段。如果能成形較為完整的大血管網路，同時輔助以誘導生成毛細血管網，則可將製造成形和生長成形有機結合，則可能為解決大塊工程組織血管化問題提供新的技術路線。該路線的核心即首先根據仿生學原理設計、成形多分枝骨幹血管網路。該研究成果同樣可用於小口徑人工血管的設計和製造。 針對學部對提出的修改意見，課題將研究方向和目標進一步明確，主要圍繞材料篩選及顯微結構最佳化、血管樹成形技術以及血管網三維結構支架設計及最佳化等方向開展。 1、完成了血管材料的最佳化篩選。PCL-MDI-PEG材料（PU改進型）細胞毒性與PLGA材料接近，細胞毒性為0級，具有較好的細胞相容性。溶血試驗結果表面血液相容性良好。材料彈性模量僅為12.3MPa，彈性極限高達300%以上，適合作為血管材料。 2、採用基於統計規律的數學建模方法進行多分枝血管的建模設計，並利用數字分析方法對多血管分支出的過渡半徑等結構進行最佳化，以提高多分枝血管的血液運輸效率。 3、設計了氣動式尖筆直寫噴頭，並完成了噴頭的設計、最佳化及改進，實驗結果表明該噴頭適合中等粘度生物材料的噴射成形，可滿足RP溶芯-沉積多分枝血管支架成形工藝的要求。設計並搭建了三維成形平台，完成了多分枝血管可溶內芯的成形。對PU材料及PLGA材料的靜電紡絲（electrospinning）、浸塗（dip coating）等成形工藝進行了研究，並製備了管壁具有三層結構的仿生小口徑人工血管。測試結果表明成形的多層結構人工血管徑向順應性為1.73~1.79%/100mmHg，與天然羊的頸動脈血管相當，良好的縫合強度和爆破壓滿足使用要求，可滿足體內植入測試要求。 4、研發了基於一種交變滯慣力驅動的微滴噴射噴頭和噴射系統，研究了驅動頻率、驅動電壓、噴嘴直徑等主要參數對噴射效果的影響規律。結果表明，該技術可有效實現高精度微滴噴射，並可推廣到細胞微滴噴射領域。
