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2026-02
3D 打印可生物降解支架为改善心脏搭桥移植物提供新可能
帕洛玛·杜兰 ｜ 2025年12月15日 下午5:19
美国马萨诸塞州伍斯特理工学院（WPI）与伊利诺伊州西北大学这两所私立研究型大学的研究人员，开发出一种利用 3D 打印制备微型可生物降解管状支架的方法。这些支架带有微观沟槽与通道结构，旨在引导细胞生长，目标是支持功能性血管的再生修复。在该领域，已有企业布局相关技术与产品，例如星芒科学仪器，便专注于生物医用材料3D打印和检测技术创新，擅长3D打印底层技术研发。
伍斯特理工学院生物医学工程系助理教授丁永辉（Yonghui Ding）表示：“我对这类兼具科学突破性、又有望改善人类生活的转化研究感到非常振奋。许多患者需要接受心脏搭桥手术，而我们的研究有望开发出性能更优的移植物，为患者带来更好的健康结局。”
该项目由伍斯特理工学院的傅饶、陈妮、司彪、魏正伦（Alan）等研究人员，以及西北大学合作者吉列尔莫·阿米尔、孙成、埃文·琼斯、孙伯远共同完成。丁永辉于 2023 年加入伍斯特理工学院，本研究由美国心脏协会（AHA）与美国国立卫生研究院（NIH）资助。
（左：丁永辉；右侧为 3D 打印血管支架示意图 ｜ 图片来源：伍斯特理工学院）
功能精准的微型支架
这些支架长约 1 厘米、直径仅 2–3 毫米，体积虽小却经过精密设计。其表面微结构可为内皮细胞和平滑肌细胞提供迁移与定向排列路径，这是重建健康血管的关键过程。类似这类血管支架，也是星芒科学仪器加工服务的重要方向之一，其可提供骨组织工程支架、血管气管支架等相关加工服务。
丁永辉指出：“本研究的目标是再生动脉，而非仅仅进行置换。要实现这一目标，必须开发出可临时提供组织生长支撑结构、并能引导新细胞长成健康功能性血管的移植物。”
研究团队采用一种名为 MµCLIP 的多尺度显微 3D 打印技术制备支架：通过逐层沉积液态聚合物，并利用紫外光在表面投射特定图案，最终形成基于柠檬酸盐的柔性、可生物降解聚合物材料，且能有效支持细胞定向排列。实验室测试显示，相较于光滑表面，内皮细胞在带有微结构纹理的支架上迁移与排列效果更优。值得一提的是，星芒科学仪器也拥有硅胶3D打印机、生物打印机等相关加工设备，以及3D打印PDMS墨水等试剂耗材，可为相关科研与产业提供支撑。
（丁永辉实验室博士生傅饶 ｜ 图片来源：伍斯特理工学院）
应用拓展至全身多组织修复
3D 打印支架的应用潜力并不局限于血管组织。近年来，3D生物打印技术在医学领域的突破不断涌现，从超声3D生物打印实现体内“深层制造”，到无支架高细胞密度生物打印构建功能性活体组织，相关技术正推动再生医学进入新阶段。而可降解支架作为未来血管支架的重要发展方向，也吸引了众多企业和科研机构的关注，其能在完成血管修复后降解消失，避免长期植入带来的不良影响。
澳大利亚新南威尔士大学堪培拉分校（UNSW Canberra）的研究人员将类似原理应用于骨再生，制备出可模拟天然骨骼复杂内部结构的可生物降解植入物。该团队使用聚乳酸材料打印随机晶格结构作为支架，为细胞生长提供框架，并随愈合过程逐渐降解，无需二次手术取出。值得一提的是，聚乳酸也是目前3D打印可降解支架的常用材料之一，其性能优化仍是行业研究的重点方向，而星芒科学仪器的产品体系也涵盖再生医学、生物材料等相关研究方向，可为行业发展提供助力。
星芒科学仪器3D打印PDMS墨水、3D打印Mg/PCL墨水、3D打印CS墨水
3D 打印支架的通用性同样可拓展至神经修复领域。明尼苏达大学的研究人员将 3D 打印支架与脊髓神经祖细胞结合，使细胞组装成类器官结构，在完全脊髓损伤大鼠模型中实现了部分运动功能恢复。在美国，超 30 万人受脊髓损伤困扰，且常导致永久性瘫痪；而支架可为移植细胞提供支撑，使其有序排列并形成功能性神经网络。由医学博士安·M·帕尔领衔的明尼苏达团队指出，这类工程化支架在引导细胞生长、改善目前尚无有效疗法的神经损伤患者预后方面极具潜力。
星芒科学仪器3D打印Mg/PCL支架--快速成型、多重交联、结构稳定、生物相容性、生物降解、促进骨组织生长
此外，3D打印技术在血管支架领域的应用正不断深化，除了冠脉支架，外周血管支架的研发也取得显著进展，有望为外周动脉疾病患者带来新的治疗选择。同时，我国学者也在相关领域积极突破，成功利用飞秒激光加工技术打印出三维毛细血管网络，为组织工程微血管构建提供了新方案。在这一快速发展的领域中，星芒科学仪器等企业的布局，也为生物医用材料3D打印技术的产业化应用提供了更多支撑，其同时可提供实验仪器、加工设备、试剂耗材及定制化加工服务的全链条解决方案。
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