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背景：
脑血管病已成为人类致残致死率第一位的疾病，颅内外血管搭桥手术是治疗烟雾病、颅内复杂动脉瘤及缺血性脑血管病等疾病的重要外科治疗手段之一。目前常用于搭桥的血管分为自体血管、异体血管及人工血管。自体血管为截取患者自体病变临近或远隔部位的血管，这可导致桥血管供血区的副损伤；异体血管容易存在免疫排斥问题；传统的人工血管则缺乏生物活性。因此，可供移植的生物活性血管的设计和制备越来越成为一项研究热点。目前未见小于6mm的小口径生物活性血管应用于脑血管病中的相关报道。本研究拟探索一种可供移植的3D打印生物活性血管制作方法的可行性，并进行相应的体外研究及动物移植前期研究。
方法：
1.通过查阅文献及对双通道同轴技术、多通道同轴技术及静电纺丝技术进行预实验探索，初步探索最佳的可供移植的3D打印生物活性血管制作及培养方法。
2.通过查阅文献及对3D生物打印用的生物墨汁打印细胞及其比例、非细胞支撑材料及其浓度、打印速度及方法等实验条件进行预实验探索，优化选择最佳组合。
3.对制作出来的3D打印生物活性血管进行形态结构学、血管壁内不同细胞分布情况、细胞存活率及力学等性能检测。其中：形态结构学通过大体观、OM、SEM、HE染色及Siriusred染色等方式观察；细胞分类实验通过IF染色及IHC染色进行，区分三种不同类型细胞，了解3D打印生物活性血管壁内不同细胞分布情况；细胞存活率通过Calcein-AM/PI活细胞/死细胞双染实验检测；力学性能为通过万能力学测试机对血管弹性模量、抗拉强度及断裂伸长率进行检测。
4.通过查阅文献及比较3D打印生物活性血管的规格及常用实验动物各血管尺寸，优化选择最佳移植动物及血管部位；通过探索丝线缝合及医用可吸收胶粘连等血管移植方式的移植成功率、血管通畅率、连接处渗血率，初步探索最佳3D打印生物活性血管移植方式。
结果：
1.以双通道同轴技术不能制作出同时具有良好的生物活性及可移植性的血管，以静电纺丝技术不能制作出具有良好生物活性的血管，而以多通道（四层）同轴3D生物打印技术能够成功制作出可供移植的生物活性血管。四条通道由内至外分别为交联溶液（最终流空形成可用于移植的中空结构）-非生物材料支架-打印细胞-非生物材料支架，成功制作出来的3D打印生物活性血管可在灌流培养系统中进行体外培养7d。
2.用于3D生物打印用的生物墨汁最佳制作方式为：以大鼠脑血管EC、SMC及FB以4:1:5的比例混合作为打印细胞，配与其相同比例的细胞培养基，结合3%浓度的Alg水凝胶作为非生物材料支架，3%浓度的CaCl2溶液作为水凝胶交联溶液。四条通道由内至外打印速度分别为2-8-15-20mL/h。
3.（1）形态结构学研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管由内至外可呈清晰可辨的“中空-Alg水凝胶-细胞-Alg水凝胶”四层结构；②打印后第2-7d，血管壁内（第3层）的三种细胞可自动聚集形成MCSs和细胞间连接，此种MCSs短时间内便可分泌大量促进自身生长繁殖的ECM胶原蛋白；
（2）细胞分类实验研究发现：①打印后第1d，三种细胞在血管壁内（第3层）均匀分布；②三种细胞在后期形成的MCSs内均匀分布；
（3）细胞存活率研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管内细胞存活率（99.99%-83.98%）维持在较高水平；②但打印后第7d与第1d相比，血管壁内细胞存活率明显下降（P<0.001）；
（4）力学性能研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管的力学性能较好。其中，弹性模量为0.57-0.30MPa，抗拉强度为0.60-0.32MPa，断裂伸长率为1.30-1.01；②但打印后第7d与第1d相比，血管的弹性模量（P=0.024）与抗拉强度（P=0.004）明显下降，断裂伸长率不能认为明显下降（P=0.250）。
4.选择大鼠腹主动脉作为移植靶部位。以丝线缝合的方式制作3D打印生物活性血管移植模型2只，均出现3D打印生物活性血管断裂情况，移植成功率0%；以医用可吸收胶粘连的方式制作3D打印生物活性血管移植模型2只，移植成功率100%，术后即刻血管通畅率100%，连接处渗血率0%。术后第2d下肢及尾部无明显青紫、活动障碍等缺血情况，提示3D打印生物活性血管早期功能良好。
结论：
采用多通道（四层）同轴3D生物打印技术能够成功制作出可供移植的生物活性血管，未来可进一步探索应用到脑血管移植研究中去。
脑血管病已成为人类致残致死率第一位的疾病，颅内外血管搭桥手术是治疗烟雾病、颅内复杂动脉瘤及缺血性脑血管病等疾病的重要外科治疗手段之一。目前常用于搭桥的血管分为自体血管、异体血管及人工血管。自体血管为截取患者自体病变临近或远隔部位的血管，这可导致桥血管供血区的副损伤；异体血管容易存在免疫排斥问题；传统的人工血管则缺乏生物活性。因此，可供移植的生物活性血管的设计和制备越来越成为一项研究热点。目前未见小于6mm的小口径生物活性血管应用于脑血管病中的相关报道。本研究拟探索一种可供移植的3D打印生物活性血管制作方法的可行性，并进行相应的体外研究及动物移植前期研究。
方法：
1.通过查阅文献及对双通道同轴技术、多通道同轴技术及静电纺丝技术进行预实验探索，初步探索最佳的可供移植的3D打印生物活性血管制作及培养方法。
2.通过查阅文献及对3D生物打印用的生物墨汁打印细胞及其比例、非细胞支撑材料及其浓度、打印速度及方法等实验条件进行预实验探索，优化选择最佳组合。
3.对制作出来的3D打印生物活性血管进行形态结构学、血管壁内不同细胞分布情况、细胞存活率及力学等性能检测。其中：形态结构学通过大体观、OM、SEM、HE染色及Siriusred染色等方式观察；细胞分类实验通过IF染色及IHC染色进行，区分三种不同类型细胞，了解3D打印生物活性血管壁内不同细胞分布情况；细胞存活率通过Calcein-AM/PI活细胞/死细胞双染实验检测；力学性能为通过万能力学测试机对血管弹性模量、抗拉强度及断裂伸长率进行检测。
4.通过查阅文献及比较3D打印生物活性血管的规格及常用实验动物各血管尺寸，优化选择最佳移植动物及血管部位；通过探索丝线缝合及医用可吸收胶粘连等血管移植方式的移植成功率、血管通畅率、连接处渗血率，初步探索最佳3D打印生物活性血管移植方式。
结果：
1.以双通道同轴技术不能制作出同时具有良好的生物活性及可移植性的血管，以静电纺丝技术不能制作出具有良好生物活性的血管，而以多通道（四层）同轴3D生物打印技术能够成功制作出可供移植的生物活性血管。四条通道由内至外分别为交联溶液（最终流空形成可用于移植的中空结构）-非生物材料支架-打印细胞-非生物材料支架，成功制作出来的3D打印生物活性血管可在灌流培养系统中进行体外培养7d。
2.用于3D生物打印用的生物墨汁最佳制作方式为：以大鼠脑血管EC、SMC及FB以4:1:5的比例混合作为打印细胞，配与其相同比例的细胞培养基，结合3%浓度的Alg水凝胶作为非生物材料支架，3%浓度的CaCl2溶液作为水凝胶交联溶液。四条通道由内至外打印速度分别为2-8-15-20mL/h。
3.（1）形态结构学研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管由内至外可呈清晰可辨的“中空-Alg水凝胶-细胞-Alg水凝胶”四层结构；②打印后第2-7d，血管壁内（第3层）的三种细胞可自动聚集形成MCSs和细胞间连接，此种MCSs短时间内便可分泌大量促进自身生长繁殖的ECM胶原蛋白；
（2）细胞分类实验研究发现：①打印后第1d，三种细胞在血管壁内（第3层）均匀分布；②三种细胞在后期形成的MCSs内均匀分布；
（3）细胞存活率研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管内细胞存活率（99.99%-83.98%）维持在较高水平；②但打印后第7d与第1d相比，血管壁内细胞存活率明显下降（P<0.001）；
（4）力学性能研究发现：①打印后7d内，3D打印生物活性血管的力学性能较好。其中，弹性模量为0.57-0.30MPa，抗拉强度为0.60-0.32MPa，断裂伸长率为1.30-1.01；②但打印后第7d与第1d相比，血管的弹性模量（P=0.024）与抗拉强度（P=0.004）明显下降，断裂伸长率不能认为明显下降（P=0.250）。
4.选择大鼠腹主动脉作为移植靶部位。以丝线缝合的方式制作3D打印生物活性血管移植模型2只，均出现3D打印生物活性血管断裂情况，移植成功率0%；以医用可吸收胶粘连的方式制作3D打印生物活性血管移植模型2只，移植成功率100%，术后即刻血管通畅率100%，连接处渗血率0%。术后第2d下肢及尾部无明显青紫、活动障碍等缺血情况，提示3D打印生物活性血管早期功能良好。
结论：
采用多通道（四层）同轴3D生物打印技术能够成功制作出可供移植的生物活性血管，未来可进一步探索应用到脑血管移植研究中去。