科技日报记者 张佳欣
据最新一期《先进材料》杂志报道，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。
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的路要走，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。
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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。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。
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