摘要:脑动脉瘤是噩梦一般的存在——大脑中的一条血管默默地凸起或膨胀,它在将来的某一天有破裂的危险,导致危及生命的并发症。(全文约1444字,阅读大概需要5分钟。)

动脉瘤有内皮细胞(绿色)和血块(红色)。(埃莉莎沃森)

脑动脉瘤是噩梦一般的存在——大脑中的一条血管默默地凸起或膨胀,它在将来的某一天有破裂的危险,导致危及生命的并发症。

虽然有很多治疗脑动脉瘤的方法,但你可以想象大脑中的血管有点难以触及。因此,为了评估治疗方法,并给医生一些实际的训练时间,在他们进入大脑之前,需要某种理想的替代品。

一个设在美国的研究小组现在已经把这样的事情付诸实施。他们在人体外产生了第一个活的生物印刷动脉瘤,对其进行了医疗程序,然后观察其愈合情况。

如果医生可以在某人的脑动脉瘤破裂之前就注意到,但不幸的是,他们很难发现,所以你并不能把希望全部寄托在这上面,一旦发现后他们会试图阻止血液流向该区域。有几种不同的方法来治疗它,但是任何方法都是既痛苦而且难度还很高的。

第一种选择是外科手术夹持——外科医生切除部分头骨,在动脉瘤底部放置一个小金属夹。

另一种选择是血管内缠绕,将导管插入腹股沟动脉,然后穿过身体到达动脉瘤。然后将线圈穿过导管进入动脉瘤。

这两种治疗方法都能阻止或阻断血流,这意味着动脉瘤不会变得更大甚至有可能破裂。但这两种方法也有各自的问题,很难选择哪种方法对任何给定的患者是最好的。

(a) 3D打印动脉瘤插图。(b) 动脉瘤血管结构。(Kang等人,《生物制造》,2020年)

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室工程师、资深作家威廉·海恩斯说:“我们研究了这个问题,认为如果我们能将计算模型和实验方法结合起来,也许我们可以想出一种更具确定性的方法来治疗动脉瘤,或者选择最能为患者服务的治疗方法。”

“现在我们可以开始建立一个个性化模型的框架,外科医生可以用它来确定治疗动脉瘤的最佳方法。”

研究小组用明胶纤维蛋白水凝胶打印出一个动脉瘤形状的结构,然后在支架上小心地植入一种名为hCMECs(人脑微血管内皮细胞)的人脑细胞。这些细胞扩散开来,在接下来的七天里将动脉瘤衬在一起,形成了一个活生生的三维打印动脉瘤。

虽然像这样的假性动脉瘤以前就已经出现过,但这是人类细胞首次被用来制造活的结构。

一旦这些细胞扩散开来,研究小组就开始对新形成的动脉瘤进行实验,让牛血浆流过动脉瘤结构,然后自己进行血管内盘绕。令人兴奋的是,线圈在这个部位成功地形成了一个血块——这意味着血液流动被打断了,模型成功了!

动脉瘤模型中的血块为红色,内皮细胞为绿色。(Kang等人,《生物制造》,2020年)

研究小组强调,要让医生做好准备,还有很长的路要走。他们仍然需要更多地研究三维凝血的计算机模型,使用更好的粒子图像测速技术,并在模拟导致动脉瘤的壁面剪应力方面变得更好。

但是在病人脑部扫描和计算机建模系统的帮助下,他们希望这些物理模型能够在某种程度上对特定病人的动脉瘤进行个性化处理。

这是一个令人兴奋的发展,有很多潜在的用途,研究小组认为这可能是一个比动物模型更好的评估新疗法的方法,当与计算机模型一起使用时,它可以减少新的外科技术进入临床所需的时间。

研究小组在他们的论文中写道:“这种体外模型可用于训练外科医生或医学生将神经血管设备部署到复杂的血管结构中。”

“[它]可以很容易地用于分析栓塞装置的凝血反应、治疗后的愈合反应、动脉瘤形成或破裂的生物物理机制的研究中。”

这项研究发表在《生物制造》杂志上。

本文译自 sciencealert,由译者 Lancelot 基于创作共用协议(BY-NC)发布。