釜山国立大学（PNU）与浦项工科大学（POSTECH）合作，成功开发出一种新型生物3D打印脑血管模型，可精确复制动脉粥样硬化相关的狭窄与异常血流，用于药物测试和疾病研究。该模型采用嵌入式同轴生物打印技术和强化ECM基生物墨水，仅需数分钟即可形成具备通透性的血管结构。实验表明，模型能在生理条件下诱导炎症分子表达，真实再现血流剪切应力下的血管反应。该平台为研究脑血管疾病机制、药物筛选和精准医疗提供了全新工具。
釜山国立大学（Pusan National University，PNU）公布了一种3D生物打印脑血管模型，该模型能够复制狭窄与病理性血流，从而支持在实验室中对动脉粥样硬化相关炎症的研究。该研究由金炳秀（Byoung Soo Kim）教授领导，并与浦项工科大学（POSTECH）的研究人员合作完成，采用了一种嵌入式同轴生物打印方法和强化的ECM基生物墨水，以制造具有可控狭窄的可灌流通道。该研究已在《Advanced Functional Materials》杂志上在线发表。
研究人员使用嵌入式3D同轴生物打印技术，在支撑性水凝胶基质中制造出中空的、可灌流的血管，并且耗时不足五分钟。这一快速工艺使得引入精确且可定制的管腔狭窄成为可能。该方法的核心在于一种混合型生物墨水，该墨水由猪来源的血管细胞外基质（VdECM）、胶原蛋白以及海藻酸盐配制而成。胶原蛋白被加入以抵抗收缩，而海藻酸盐则促进打印过程中的快速稳定。通过这些改良，该材料的动态模量相比单独的ECM提高了65倍，从而能够制造兼具机械完整性与生物功能性的结构。
嵌入式3D同轴打印狭窄脑血管的图像。图片来源：釜山国立大学。
疾病机制的量化
通过调节打印台速度，团队展示了对血管几何形态的精细控制，能够生产出直径在250–500 μm之间的通道，并复制出符合生理条件的狭窄结构。人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人脑微血管内皮细胞（HBMECs）能够附着于管腔表面，形成成熟、融合的内皮层，并表达连接蛋白CD31、ZO-1和VE-cadherin。这些标志物证实了功能性内皮屏障的建立。
屏障选择性进一步通过通透性实验得到了验证，结果显示示踪分子的跨内皮运输呈现尺寸依赖性。计算流体动力学（CFD）模拟与荧光微珠追踪实验证实，在狭窄区域会产生典型的动脉粥样硬化特征性紊乱的回流模式。在这些血流动力学条件下，炎症黏附分子的表达显著上调：与直管相比，ICAM-1的表达增加了约2.2倍，而VCAM-1的表达增加了约1.5倍。这些结果表明，该模型能够在可控的体外环境下再现由剪切应力诱导的内皮炎症。
应用与未来展望
该系统弥合了静态二维培养与简化微流控芯片之间的关键差距，提供了一个具有生理相关性且可调节的平台，用于研究脑血管疾病。其潜在应用包括研究动脉粥样硬化的机制、药物候选物的筛选，以及探索精准医疗策略。展望未来，研究人员建议通过使用脑特异性的ECM来源、引入平滑肌细胞的共培养以及与器官芯片系统的整合来完善该平台。这些发展可能使该模型的应用从基础疾病研究扩展至临床前治疗测试，甚至植入性血管移植物的设计。
3D打印在神经科学中的拓展
3D打印正日益应用于神经研究，相关研究显示这一技术能够同时捕捉大脑的结构与功能。韩国科学技术院（KAIST）的“3D打印大脑芯片”成功跟踪神经活动长达27天，从而支持长期疾病研究。
美国威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）的研究人员则生物打印了具有活跃网络的人类功能性脑组织，用于研究神经连接与神经退行性疾病。巴西圣保罗联邦大学（Federal University of Sao Paulo）的科学家开发出一种打印脑细胞的新方法，用于再生医学，开辟了新的治疗途径；而另一支团队则使用3D打印的微尺度医疗设备测量大脑信号。
