你听说过脑梗心梗这样的疾病吗?它们都和血管有关。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。
科学家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。这一新方法,没有用常见的搭积木式的层层堆叠,而是利用弯月面这个物理现象,让紫外光像针一样在液体界面上精准缝合出水凝胶血管。这相当于把“建筑工地”从平面搬到了曲面。
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。
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。
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。
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的路要走。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。
尽管实验室里能造出小动脉,但真正在体内工作还有一段时间,血液流动的剪切力、细胞的长期存活、免疫排斥反应,都是比成型更难攻克的关卡。接下来,研究者需要尽快验证这种水凝胶在动态血流环境下的耐久性,并解决与活体组织的融合问题,让精巧的工艺真正付诸实际应用。(改编自科技日报 2026年7月31日)