近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员巫林平团队和南方医科大学珠江医院主任医师赵明团队，在国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助下，成功开发出一种仿细胞外基质（ECM）的双交联3D打印生物墨水。相关成果在线发表于《先进的医疗保健材料》（Advanced Healthcare Materials）。

“该生物墨水通过动态共价交联与光引发共价交联的正交设计，模拟了ECM的微观适应性和宏观稳定性。这种生物墨水打印形成的动态交联网络，为细胞提供了适应性微环境，促进了血管内皮细胞与血管平滑肌细胞自发形成仿生双层结构的血管网络。”论文共同通讯作者巫林平对《中国科学报》表示，该血管网络不仅具备体外收缩功能，还能在体内快速重建血运。

利用双交联生物墨水打印的3D支架能够引导细胞自组装形成功能化血管网络。研究团队供图

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血管化是目前限制大尺寸组织工程支架构建的关键问题。尽管近年来人工血管/血管网络的生物制造技术获得了巨大的发展，但构建具备仿生结构以及收缩功能的血管网络一直是领域重大挑战。为解决上述问题，研究团队开发了一种具有动态共价交联网络的仿ECM生物墨水，通过模拟ECM的适应性微环境和结构组分，引导血管内皮细胞和血管平滑肌细胞自发排列形成具有仿生双层结构的血管网络。

通过蛋白质组学技术，研究团队进一步发现功能化血管网络中缺氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路和糖酵解/糖异生通路相关的蛋白显著上调，表明血管内皮细胞与血管平滑肌细胞能够有效相互作用，促进糖酵解和三磷酸腺苷含量的增加，并通过细胞骨架重塑和细胞迁移促进血管结构的形成。同时功能化血管网络中与细胞粘附、肌动蛋白细胞骨架形成以及焦点粘附相关的蛋白显著上调，提示粘附斑激酶信号通路参与了血管结构的形成，并通过调节细胞粘附和细胞骨架重塑，将机械刺激转化为细胞代谢信号，促进糖酵解和血管结构的形成。

此外，研究团队发现功能化血管网络在体外可响应血管紧张素呈现收缩反应。在植入后肢缺血模型小鼠后，功能化血管网络可快速改善缺血侧后肢的血流灌注，防止周围组织坏死并促进肢体的功能恢复。研究团队以此为基础制备了血管化皮肤支架，植入后功能化血管网络可通过快速重建损伤部位血运，有效支持支架中人源真皮成纤维细胞的存活和功能，从而显著提高了大尺寸全层伤口的愈合速度。

该研究为血管化组织工程提供了新的生物制造策略，有望推动组织工程领域的进一步发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adhm.202502347