悉尼大学最新研究表明,通过在玻璃基板上3D打印能复现真实血管解剖结构与血流动力学特征的人造血管,有望成为研究中风机制的革命性工具。这项发表于《先进材料》期刊的创新研究已取得重要发现,未来或可协助临床医生开展个性化治疗方案测试。
"我们不仅是在打印血管,更是为全球数百万中风高危人群打印希望。通过持续支持与跨学科合作,我们的目标是让每位需要血管疾病治疗的患者都能享受个性化医疗服务。"生物医学工程学院博士生查尔斯·赵表示。
工程学智慧赋能医学突破
拥有机械工程背景的赵同学运用流体动力学专业知识,成功复现了健康与病变血管的微观结构,包括中风患者血管壁上特有的凹陷与斑块。研究团队以CT影像为蓝图,将颈动脉模型按比例缩小至200-300微米(原尺寸5-7毫米),并将制造时间从10小时压缩至2小时。他们突破传统树脂模具的局限,直接在载玻片上打印出如精细雕刻般的血管结构。
"对于心梗与中风的诊断,速度与精准度至关重要。"机械生物学与生物力学实验室首位博士生及创始成员赵同学强调,"临床医生在患者出现症状后通常只有约12小时决策窗口。"
仿生芯片精准模拟血流
这项"芯片动脉"技术成功模拟真实血管环境,血流动力学仿真呈现了自然血流模式——这曾被学界认为是最难复现的关键环节。MBL团队首席博士后工程师王梓豪博士指出,考虑到不同患者血液粘稠度差异会影响血栓形成机制,这项"澳大利亚首例生物工程实践"旨在不依赖动物模型的前提下填补心血管疾病预测的重要空白。
实时观测揭示致病机制
在实验过程中,研究人员首次实现血小板活动与血栓形成的实时观测。在高血压与动脉粥样硬化患者常见的高机械应力区域,血小板活跃度激增7-10倍,这为中风风险评估提供了关键依据。
数字孪生引领未来医疗
阿诺德·朱教授表示团队已构建出患者血管的"物理孪生体"。团队成员海伦·赵补充说明,下一步将融合人工智能构建可预测中风风险的"数字孪生"系统:"设想未来我们能通过患者CT扫描,快速打印其血管模型,检测血液反应,并运用AI提前数年预测中风风险。"
该项跨学科研究汇聚了生物医学工程学院、查尔斯·珀金斯中心与心脏研究所的精英团队,并获得斯诺医学研究基金会与国家心脏基金会的联合资助。
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