新型光制造技术构建出小动脉尺度血管结构

近日，日本大阪大学研究人员开发出一种新型光制造技术。他们利用紫外光精准调控水凝胶成型，构建出小动脉尺度血管结构，为人工组织和器官研发提供了新的技术路径。相关研究成果发表在最新一期《先进材料》杂志上。

人工组织要真正发挥功能，不仅需要构建组织本身，还必须建立能够输送氧气和营养物质的血管网络。其中，连接毛细血管和较大动脉的小动脉，是构建人工血管网络的重要环节，也是当前组织工程领域长期面临的技术难题。

此次，研究团队提出的新方法利用了油相与水凝胶界面形成的弯月面效应。他们利用紫外光照射这一弯曲界面，使水凝胶在通道壁特定位置发生固化，形成环状结构。随后，通过在不同位置重复这一过程，多个环状结构逐渐连接，最终形成连续的中空管状水凝胶。

实验显示，利用这一方法制造的水凝胶管道，在尺寸和形态上均接近天然小动脉。同时，该技术能精准调节管腔大小，并可构建弯曲、分叉等复杂结构，更符合真实血管网络的形态特征。

传统人工制造管状结构时，往往需要逐层加工，不仅步骤繁琐，还可能导致表面粗糙和材料浪费。而新方法可在同一结构中结合多种材料，减少材料切换过程，提高制造效率。此外，研究团队还利用柔软且具有生物相关性的水凝胶材料，实现了稳定管状结构的制造，改善了以往软质水凝胶容易失稳的问题。

进一步结合图像处理技术和同步紫外光照射系统，该制造过程还有望实现自动化，并获得更加光滑均匀的结构表面。

研究团队表示，将这一水凝胶制造系统与精确的微流控技术结合，有望更便捷地生产用于模拟人体血管系统的模型，这是推动人工组织和人工器官研究进展的重要一步。

目前距离制造能完全替代人体器官的功能型人工器官仍有较长距离，但此次研究为构建人工血管网络提供了新的技术路径。未来，该技术除了可服务于人工器官研发，还可能应用于药物筛选、疾病机制研究、食品技术、软体机器人，以及生物混合系统等领域。