【摘 要】
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组织工程旨在研发具有生物活性的组织或器官替代物,用于加强、修复、甚至替代病变组织器官,从而突破传统临床医学手段对受损组织或器官治疗的限制。血管不论是作为一个独立的器官,还是作为为其它器官提供营养物质的通道,一直是组织工程领域的研究热点。目前,用于构建血管移植物的生物材料和工程技术有限,尤其是具有仿生多分叉结构和层次维度的人工血管。水凝胶因其高含水量、可控的力学性能和降解性能,良好的生物相容性,常用
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组织工程旨在研发具有生物活性的组织或器官替代物,用于加强、修复、甚至替代病变组织器官,从而突破传统临床医学手段对受损组织或器官治疗的限制。血管不论是作为一个独立的器官,还是作为为其它器官提供营养物质的通道,一直是组织工程领域的研究热点。目前,用于构建血管移植物的生物材料和工程技术有限,尤其是具有仿生多分叉结构和层次维度的人工血管。水凝胶因其高含水量、可控的力学性能和降解性能,良好的生物相容性,常用于模拟天然软组织。近年来,3D打印技术由于其在宏观形态上的个性化定制以及在微观结构上的精确控制等方面的巨大优势,已被广泛用于组织工程和再生医学领域。然而,如何构建独立血管结构或者在组织/器官内模拟天然血管网络,促进物质交换,使人工组织能够与宿主血管整合,参与宿主血运重建仍然是组织工程的一个关键挑战。本文提出了一种基于3D打印技术结合明胶/壳聚糖刺激响应水凝胶交联机制,构建独立的仿生多分叉水凝胶血管（multi-furcated vessels,MFVs）和内嵌仿生多分叉血管网络的异质多孔组织支架（heterogeneous porous scaffolds containing multi-furcated vessels,HPS-MFVs）的多功能策略。主要研究内容和结果如下:（1）明胶/壳聚糖复合墨水的制备及刺激响应的机理研究:以明胶（Gel）和壳聚糖（Chit）为主要材料体系制备了3D打印墨水,并通过温度、多价离子和p H刺激响应实现不同交联网络的Gel/Chit-H+,Gel/Chit-H+-SO4和Gel/Chit~0水凝胶之间的切换。Gel/Chit-H+水凝胶由单一明胶交联网络构成,引入硫酸根交联后形成具有明胶交联和壳聚糖-硫酸根离子交联的双网络Gel/Chit-H+-SO4水凝胶,再经过简单的碱处理形成具有明胶交联和壳聚糖微结晶交联的双网络Gel/Chit~0水凝胶。（2）仿生多分叉水凝胶血管（MFVs）的制备和性能研究:利用Gel/Chit-H+水凝胶与Gel/Chit-H+-SO4或Gel/Chit~0水凝胶在热稳定性上的差异,采用挤出式3D打印技术制备了仿生多分叉水凝胶血管。水凝胶管的尺寸和结构随交联时间或打印参数而变化,经碱浸泡的Gel/Chit~0MFV一定程度上达到了人工血管的理化性能要求（长期降解性能、力学性能和渗透性能）;具有良好的生物相容性（血液相容性、细胞相容性和组织相容性）。（3）具有内嵌仿生血管网络的异质多孔组织工程支架（HPS-MFV）的制备及表征:基于3D打印多孔支架,并在预留的任意形状的血管化通道中耦合多分叉Gel/Chit~0水凝胶管,构建预血管化异质多孔组织工程支架。所构建的HPS-MFV具有结构多样性,多孔结构和血管化通道可以促进组织工程支架内部的细胞增殖,并构建出肝脏模型,实现人正常肝细胞（L02）和内皮细胞（HUVEC）的分区域共培养。总之,本文利用3D打印技术结合刺激响应水凝胶,成功构建了独立多分叉血管,以及在异质多孔支架中形成复杂的血管网络。刺激响应水凝胶之间的交联网络切换赋予了水凝胶管的形成机制,而3D打印提供了精确构建多分叉结构或在多孔支架中形成血管化网络的技术思路。该策略为构建血管化的组织工程支架提供了一种新的方法。
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