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人造血管,內生組織取代人造材料

合成具生物相容性的新材料來製作人工血管。
合成具生物相容性的新材料來製作人工血管。Credit: TU Wien (Abdruck honorarfrei)

組織再生工程

生物的組織再生,因為3D生物列印和幹細胞的研究成熟與普遍,越來越有機會朝向客製化製作且以內生性的組成取代全人造材料。例如,原本以人工材料做補體的牙科或骨頭材料,有機會先以醫學影像取得客製化的補體幾何構型,以3D列印技術印出補體的支架,再加入細胞生長,最後長成完全符合患者需求的幾何形狀,列印的支架隨時間分解,最後成品全部都是患者自體的內生材質。可以說是4D生物列印產品和組織再生工程完美合作的應用(3D+隨時間改變=4D)。先前生醫人網摘報導過的再生軟骨-「走路膝蓋痛?3D列印組織工程再生膝蓋軟骨」,用的也是這樣的原理。按照這樣的邏輯和步驟,人體的器官或組織,還有什麼也可以製造出來?

人工血管手術

當血管嚴重堵塞,而這些血管又是必要存在,像是心血管,最常見的治療方式就是換上人工血管,或者自患者身體其它部位取血管,裝到需要的位置。而現有的人造血管,材質的拉伸能力不夠強,因此需要更厚的管壁或者其它植入物來加強。要能做到和真實血管一模一樣,唯有讓生物的細胞自己生長出血管。那麼,上面提到的組織再生的邏輯,有辦法應用來產生一條內生性的血管嗎?

生長內生性的人工血管

奧地利「維也納科技大學」(Vienna University of Technology)和「維也納醫學大學」(Medical University of Vienna)開發的人工血管,就是能從人工的聚合物的織布材料,轉換成生物體自身的材料。因為是血管,材料的機械性質會影響血流力量,所以特別要注意,同時,它非常的細小,還要注意到生物相容性,且會生物分解。因此研究團隊開發了新的聚合物,稱做「熱塑性聚氨酯」(thermoplastic polyurethanes, TPU)。為了製造出人工血管,這個聚合物一開始是呈現液狀,利用磁場旋轉,形成非常非常細的線然後織成線圈。如此做出來的血管,管壁厚度和真實的血管非常接近,同時因為管壁上有很小的孔洞,一開始會允許些許的血液滲入管壁中,讓整個管壁充滿生長因子,生長血管的細胞也隨之進駐。經過數個月後,原來的聚合物材料會分解,取而代之的是生物體自生的血管組織。

這個研究已經證實,將這樣的人造血管植入老鼠體內,六個月後,沒有發現任何的血栓或者動脈瘤產生,血管組織生長比預期的快,人造材料也隨之分解。很有機會發展在臨床上,客製化生長患者自己的血管。未來除了應用於心血管的治療,也有機會用在下肢靜脈曲張,或者其他外傷和腫瘤需要新的血管的患者身上。

文章參考:Technische Universität Wien
圖片來源:TU Wien (Abdruck honorarfrei)
原文參考:Acta Biomaterialia

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By BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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