中国现代教育装备
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 期刊导读  
人工血管构建创新性实验的探索
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2020-12-3 9:41:33
  [导读]为了更好促进3D生物打印技术“科教结合”,基于自主搭建集成化的3D生物打印机,将生物打印技术与本科创新实验项目相结合,设计了通过“打印血管”构建药物病理模型的创新性实验内容,促进科学研究与实验教学互相转化,拓展了实验教学内容,提升了学生对前沿学科技术的认知和追求,同时也促进了生物打印技术在高等教育教学领域的应用和推广。

  3D生物打印技术是指在计算机三维数据结构的控制下,根据分散堆积成形原理,以活细胞、生物活性因子为原材料,设计打印出具有生物活性的人工器官或组织结构的技术[1-2]。目前,该技术已经用于多种组织的构建及移植手术中,在骨骼、血管、肺脏、神经元、鼻子和软骨组织等领域都有显著进展[3-4],已成为组织工程领域中的一项关键技术,应用该技术开发具有特定结构和功能的组织器官,进一步模仿人体器官及组织是目前组织工程和生物医学领域的研究热点[5]。

  大连理工大学制药工程专业实验利用自主搭建的温控挤压型生物打印机,打印出含有平滑肌细胞、可灌注的中空人工血管支架,并将血管内皮细胞种植至内侧,模拟血管功能。在此基础上,初步构建了动脉粥样硬化早期病理模型,并为今后开展药物活性评价提供良好的体外模型。该实验有利于激发学生创新兴趣,在拓展学科前沿知识、培养综合能力和创新能力等方面具有重要意义,同时为其他高校开展相关实验教学提供借鉴和参考。

  1 实验原理

  2 血管打印实验

  3 实验结果讨论

  4 结语

  在本科实验教学中,通过开展创新性的实验,可以有效地贯穿科研与教学的联系,将科研成果应用到教学中。基于该背景,本文通过开展创新性实验,延伸了生物打印技术和细胞培养技术相关知识,培养了学生运用现代技术手段探究药物活性的科学思维,为今后参与科研项目工作打好基础。该创新性实验内容也为生物打印技术在高等教育教学中的普及提供借鉴和参考。

  参考文献

  [1] 王文涛,刘燕华.3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响[J].科技管理研究,2014,34(6):22-25.

  [2] 马立杰,樊红丽,卢继平,等.基于增减材制造的共混加工技术研究[J].装备制造技术,2014(7):57-62.

  [3] 张胜,徐艳松,孙姗姗,等.3D打印材料的研究及发展现状[J].中国塑料,2016(1):7-14.

  [4] Shafiee A, Atala A. Printing Technologies for Medical Applications [J].Trends in Molecular Medicine,2016,22(3):254-265.

  [5] 郭鹏,林慧宁,姜光瑶,等.3D生物打印技术与器官移植[J].四川解剖学杂志,2015,23(2):34-36.

  [6] 郑幸龙,向俊西,李建辉,等.工程组织及器官的血管化:研究现状与应用进程[J].中国组织工程研究,2014,8(15):2427-2433.

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  [15] Shi W, Sun M, Hu X, et al. Structurally and functionally optimized silk-fibroin-gelatin scaffold using 3D printing to repair cartilage injury in vitro and in vivo[J].Advanced Materials, 2017,29(29):1701089.

  [16] Markstedt K, Mantas A, Tournier I, et al. 3D bioprinting uuman chondrocytes with nanocellulose–alginate bioink for cartilage tissue engineering applications[J]. Biomacromolecules, 2015,16(5):1489-1496.

  [17] Kaile Zhang Q F J Y, Mo L S A A. 3D bioprinting of urethra with PCL/PLCL blend and dual autologous cells in fibrin hydrogel: an in vitro evaluation of biomimetic mechanical property and cell growth environment[J]. Acta Biomaterialia, 2017(50):154-164.

  [18] Hsu S, Huang T, Cheng S, et al. Chondrogenesis from human placenta-derived mesenchymal stem cells in three-dimensional scaffolds for cartilage tissue engineering[J].Tissue Engineering Part A, 2011,17(11-12):1549-1560.

高志刚 宋汪泽 罗勇 宋其玲 王世盛 大连理工大学化工学院国家级化工综合实验教学中心


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