摘要:6月20日,《Nature Biomedical Engineering》发布题为《Strategies for the vascular patterning of engineered tissues for organ repair》的综述文章,从微米到
6月20日,《Nature Biomedical Engineering》发布题为《Strategies for the vascular patterning of engineered tissues for organ repair》的综述文章,从微米到毫米尺度,系统梳理了人工组织(engineered tissues)如何实现“血管化”——这是替代器官、修复创伤的核心难题 (nature.com)。因为如果团块组织无法及时导入血液,它们就活不过几天。所以,这篇文章能全面了解现阶段人工组织“装血管”的全貌。
想象把一块“组织泥团”移植进入体内,它需要自带完整血管网来供氧、供养、废物排除——但人造组织通常只有几毫米厚,一旦超过,中心细胞就会死掉。实体挑战在于:构建一个从动脉—毛细血管—静脉的三维网络,并使之快速连接宿主体内血管,才能救活整个组织团块 。
人体伤口愈合时,周围血管会发芽新管道。这启发科学家使用 生长因子释放系统(VEGF、FGF等),结合可降解水凝胶,让宿主血管向人工组织内“长进来”。优点真实模仿生理过程,但难控制网络结构 。
通过化学方法,可制造出带空腔的支架——如仿梭形孔道或纳米纤维通道,让细胞自然在这些通道生成血管。这种“给它引导道”,可以提高 vessel 的整体连接质量 。
用生物油墨直接打印包含 endothelial cells 的血管网络结构,形态可控,可与宿主系统对接,再配合细胞混合物打印出肌肉、肝细胞骨架,理论上能快速形成功能性结构。挑战在于打印后的存活与植入连接 。
文章强调:要让人工组织活得更真实,必须跨尺度协同:
微观(个位微米):电纺纳米纤维、细胞尺寸结构拼接;中观(几十—几百微米):微孔、营养隧道、化学信号梯度引导;宏观(毫米级):整体血管结构、支架强度、与宿主对接方式。此外,三种方式不能单兵突进,越来越多团队尝试 打印 + 化学引导 + 生长因子释放 的组合式策略,目标:实现植入72小时内即建通血路 。
肝小叶样结构支架:用微流体打印出微血管网络,再注入肝细胞和转运细胞,培养两周后可植入小鼠,植入后48小时能和小鼠血管实现连接;皮肤贴片:仿生毛细血管结构结合VEGF释放,贴在伤口上,3–5天内伤口血管呈现分支式生长,大大提升愈合效率;异体移植模型:某些团队正探索将预血管化组织移植到体内,再与宿主血管吻合,增强异体移植存活率。挑战类别具体问题血管成熟度现有毛细血管多是“幼胶样”,缺乏覆盖的 pericyte,不稳;宿主整合效率低如何快速与宿主主血管连接、避免免疫排斥,快速形成供血循环系统?规模与个性化制备如何制造出cm³级组织,且形态、功能都符合个体化需求?这篇综述让我们看清:无血管不组织,无血管工程就无法走向临床。当前,多尺度、多技术交叉融合,正在推动人工组织跨出“实验室”进入“病房”的萌芽态。未来,除了“未来器官中心”可能进行人工器官移植外,生态修复、慢病治疗、定制化美容医疗领域也将逐步实现落地。
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研究原文:Janson KD 等,2025年6月20日,《Strategies for the vascular patterning of engineered tissues for organ repair》,Nature Biomedical Engineering
来源:自在桐风