基于SLA技术的人造毛细血管制造方案

德国弗劳恩霍夫研究所的一个研究小组，使用基于SLA的增材制造工艺和一种多光子聚合技术，成功地打印出人造血管。早在20世纪50年代，人造血管就已经被“织造”出来，并在临床上广泛用于大动脉血管的替换，但在直径6mm以下的静脉血管研究上，一直没有取得突破性进展。主要原因是，人造毛细血管不仅需要足够细小，而且还要有能和真实血管媲美的弹性和生物相容性。德国最大的应用科学研究机构——弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft）的BioRap计划，核心是使用3D打印技术“打印”具备生物相容性毛细血管。图8-18为研究人员正用细胞介质冲洗人造血管。

整个血管系统的构建被分为三个部分：3D打印、双光子聚合和生物功能化修饰。目前的光固化成型技术已经能够制作出微细结构的模型，但对于毛细血管这种仅容一个红细胞通过的微细管道却毫无办法。研究者把3D打印同双光子聚合技术整合到一起得到微光固化技术。采用密集程度极高的激光脉冲激发材料中的分子，使其聚集在一个焦点上完成交联。打印的生物材料聚合后赋予了血管很好的弹性，较好地满足了血管承受心脏收缩和舒张时压力变化的需要。因此要求人造血管材料不但要有一定的强度，还要具有一定的弹性，能够承受一定的压力而不破裂。材料方面的制约是目前人造毛细血管研究的瓶颈所在。为提高人造血管的生物相容性而不被免疫器官排斥从而与人体自身的组织共存，需要对打印出的血管进一步进行生物功能化修饰，让人体的细胞如血管内皮细胞能够被吸引并贴附到管道表面。

图8-18 研究人员用细胞介质冲洗人造血管(www.xing528.com)

利用增材制造技术打印血管是三维弹性材料研究上的重大突破，毫无疑问有着广泛的应用前景。据统计，仅在德国，2011年一年就有超过11000位患者等待器官移植，而平均来看，能够被施以器官移植手术的仅占不到一半。我国每年大约有150万人因末期器官功能衰竭需要器官移植，但每年能够使用的器官数量不到1万，供求比例达到1：150。与此同时，我国需要接受器官移植的患者数量还在以每年超过10%的增量扩大。

3D打印技术制造出的毛细血管，不但可以应用在更换坏死的血管上，还可以与人造器官技术结合，有力推动大型人体器官制造技术的发展。因此，即使在短期内还不能成功地根据需求制造出各种人造器官，但是，由3D打印血管衍生出的3D人造组织也将会挽救千万患者的生命。