《Adv. Mater.》：摩(mo)方助(zhu)力悉尼大(da)學(xue)驅(qu)動(dong)血(xue)管(guan)芯片制(zhi)造的革新(xin)與(yu)普(pu)及

將患(huan)者(zhe)特異性(xing)血管(guan)幾何結(jie)構轉(zhuan)化(hua)為功(gong)能性微流控設備，目前仍(reng)面(mian)臨(lin)制(zhi)造工(gong)藝上(shang)的技術(shu)瓶(ping)頸與制備周(zhou)期過長(chang)的顯著(zhu)挑(tiao)戰(zhan)。近(jin)期，悉尼大(da)學(xue)居(ju)理(li)寧(ning)（Arnold Ju）教授團(tuan)隊(dui)在(zai)國際頂級期刊(kan)《Advanced Materials》上發(fa)表了(le)題(ti)為“Rapid Glass-Substrate Digital Light 3D Printing Enables Anatomically Accurate Stroke Patient-Specific Carotid Artery-on-Chips for Personalized Thrombosis Investigation"的創新型(xing)研(yan)究(jiu)論(lun)文(wen)：依(yi)托(tuo)摩(mo)方精密面(mian)投(tou)影(ying)微立體光刻(ke)（PμSL）技術(shu)，成功(gong)開發(fa)出(chu)超快(kuai)速、自動(dong)化(hua)、患(huan)者(zhe)特異性(xing)的血管(guan)芯片制(zhi)造平(ping)臺(tai)。該項研究(jiu)將(jiang)傳統需(xu)要10小時(shi)以上(shang)的制造過程縮(suo)短至(zhi)2小時(shi)以內，在制(zhi)造精度、可(ke)靠性和(he)應(ying)用範圍方(fang)面(mian)實(shi)現(xian)顯著(zhu)突破。研(yan)究(jiu)由(you)博士(shi)生趙耘鐸作(zuo)為第壹(yi)作(zuo)者(zhe)主(zhu)導，王子豪(hao)博(bo)士(shi)作(zuo)為第二(er)作(zuo)者(zhe)參與(yu)關(guan)鍵技術開發(fa)。

研究(jiu)團(tuan)隊(dui)采(cai)用摩(mo)方精密microArch^® S240 (精度：10μm) 高(gao)精度3D打印(yin)機(ji)，通過(guo)優化(hua)光(guang)固化(hua)參(can)數(shu)（包(bao)括(kuo)曝(pu)光(guang)時(shi)間、光強度和層間等(deng)待(dai)時(shi)間），實現(xian)了(le)微米級精度的復(fu)雜(za)血(xue)管(guan)結構復(fu)現(xian)。團(tuan)隊(dui)開(kai)發(fa)了(le)表面(mian)化(hua)學(xue)修(xiu)飾(shi)工(gong)藝，顯著(zhu)提升(sheng)了(le)細胞粘(zhan)附(fu)性(xing)與(yu)生(sheng)物相(xiang)容性(xing)。並且(qie)通過(guo)標準(zhun)化(hua)模(mo)塊設計(ji)，將(jiang)制造成功率(lv)提升(sheng)至(zhi)接(jie)近(jin)100%，大(da)幅降(jiang)低(di)了(le)操(cao)作(zuo)門檻(kan)和設備依賴(lai)性(xing)。

該制造平(ping)臺(tai)不(bu)僅能夠(gou)精準(zhun)復(fu)制患(huan)者(zhe)頸動(dong)脈的狹(xia)窄(zhai)、分叉和(he)潰(kui)瘍等(deng)解(jie)剖特(te)征(zheng)，還支持內皮(pi)細胞培(pei)養(yang)和(he)血(xue)流(liu)動(dong)力(li)學(xue)模(mo)擬(ni)。通過(guo)計(ji)算(suan)流體力學驗(yan)證，即(ji)使(shi)縮(suo)小30倍的芯片模(mo)型(xing)仍(reng)能保(bao)持(chi)與(yu)真實(shi)血管(guan)相(xiang)似(si)的血流(liu)剪(jian)切(qie)力(li)分布(bu)，為血(xue)栓形成機(ji)制(zhi)研究(jiu)、藥(yao)物篩選(xuan)和個(ge)性(xing)化(hua)治(zhi)療方案制定(ding)提供了(le)高(gao)度仿(fang)真的實驗(yan)環(huan)境。此外(wai)，平(ping)臺(tai)的標準(zhun)化(hua)設計(ji)和(he)模塊化(hua)架(jia)構使(shi)其(qi)可(ke)擴(kuo)展(zhan)至(zhi)冠(guan)狀(zhuang)動(dong)脈、腦血管(guan)等(deng)多(duo)種(zhong)血管(guan)疾(ji)病(bing)模(mo)型(xing)，滿(man)足(zu)了(le)不(bu)同(tong)研究(jiu)場景的需求。這項(xiang)研究(jiu)代表患者(zhe)特異性(xing)器(qi)官芯(xin)片技(ji)術(shu)的重大(da)進(jin)展(zhan)，在(zai)個(ge)性(xing)化(hua)醫(yi)療(liao)和血管(guan)設備開發(fa)領域具(ju)有重要的應(ying)用價值(zhi)，為研(yan)究(jiu)剪(jian)切(qie)力(li)依賴(lai)性(xing)血栓形成(cheng)機(ji)制(zhi)提供了(le)新(xin)的工(gong)具(ju)。

居(ju)理(li)寧(ning)教授表示(shi)：“與摩(mo)方精密的合作(zuo)使我們在(zai)制(zhi)造技術層面(mian)實(shi)現(xian)了(le)關(guan)鍵突破，這壹(yi)平(ping)臺(tai)為精準(zhun)醫(yi)療(liao)和血管(guan)器(qi)械開發(fa)提供了(le)新(xin)的可(ke)能性。我們期待它(ta)能夠(gou)幫助(zhu)研究(jiu)人員(yuan)更好(hao)地理(li)解血管(guan)疾(ji)病(bing)機(ji)制(zhi)，並加速個(ge)性(xing)化(hua)治(zhi)療方案的制定(ding)。"該項成果(guo)不(bu)僅(jin)展(zhan)示(shi)了(le)高(gao)精度3D打印(yin)技術在生(sheng)物醫(yi)學(xue)領域的潛力，也為跨(kua)學(xue)科合作(zuo)與技術創新提供了(le)示(shi)範。

玻(bo)璃(li)基底(di)三維微制造技術：僅用兩小(xiao)時(shi)，就能把(ba)卒中患(huan)者(zhe)的影(ying)像數(shu)據“復(fu)刻"為解(jie)剖學(xue)精確的頸動(dong)脈芯片模(mo)型(xing)。這個(ge)微型裝置可(ke)再(zai)現(xian)患(huan)者(zhe)的血管(guan)幾何與(yu)流場，在可(ke)控(kong)損傷(shang)下(xia)實時(shi)成像血(xue)栓形成(cheng)全(quan)過(guo)程。這壹(yi)路線(xian)為患(huan)者(zhe)特異的器(qi)官芯(xin)片帶(dai)來重大(da)突破，將(jiang)加速個(ge)體(ti)化(hua)醫(yi)療(liao)與血管(guan)介(jie)入器(qi)械的研發(fa)與(yu)轉(zhuan)化(hua)。

圖1. 患者(zhe)特異性(xing)頸動(dong)脈芯片的制備(bei)過程(cheng)，用於個(ge)性(xing)化(hua)血(xue)栓評(ping)估(gu)。

圖2. 三例患(huan)者(zhe)頸動(dong)脈（含狹(xia)窄(zhai)/潰瘍）幾何結(jie)構的3D重建與(yu)制造。

圖3. 內皮(pi)化(hua)、在(zai)頸動(dong)脈芯片中(zhong)誘(you)導(dao)促(cu)炎(yan)性損傷(shang)以及用於血栓(shuan)可(ke)視(shi)化(hua)的血液(ye)灌註(zhu)程序(xu)。

圖4. 用於全(quan)面(mian)血(xue)栓(shuan)評(ping)估(gu)的血液(ye)灌註(zhu)檢測，包(bao)括(kuo)高(gao)凝狀(zhuang)態(tai)測試(shi)、抗(kang)凝劑(ji)檢測以及抗(kang)血(xue)小板(ban)功(gong)能測定。

圖5. 在頸動(dong)脈芯片上(shang)使(shi)用激光(guang)消(xiao)融模塊(kuai)創建內皮(pi)細胞損傷(shang)的過程(cheng)。

圖6. 局竈血(xue)栓(shuan)與高(gao)切(qie)變(bian)依賴(lai)的轉(zhuan)位。