压力肌电图和心脏流量模拟器用于天然血管及工程化血管的机械特性研究

《Device》：Pressure myography and cardiac flow simulator for mechanical characterization of native and engineered blood vessels

压力omyography是评估血管力学和反应性的标准方法，但商业系统成本高昂且功能受限。本研究开发HemoLens开源3D打印平台，成本仅为商业系统的3%，支持动态压力测试（80/120-80/160+ mmHg, 1Hz）、温控及多模态成像，成功分析天然小鼠动脉和生物打印高血压血管的力学特性。

　　

全局视角

压力肌电图（Pressure Myography）仍然是用于表征血管力学特性的最广泛使用的体外（ex vivo）技术。该技术能够提供关于血管破裂压力和血管反应性的关键信息，在推动工程血管替代品的发展和评估治疗效果方面发挥着核心作用。商用系统的价格通常每台超过4万美元，这使得许多研究人员无法使用。虽然存在开源替代方案，但由于需要额外的显微镜系统和CNC加工设备，这些开源方案往往缺乏定制性且成本仍然较高。在这里，我们开发了HemoLens这一肌电图平台，它在不牺牲功能或性能的前提下，能够以低于750美元的价格实现标准压力肌电图和动态压力测试。

亮点

• 模块化3D打印肌电图平台，成本仅为商用系统的3%

• 全系统可控制温度、压力、流量、成像和照明

• 循环压力可在80/120至80/160+毫米汞柱（mmHg）范围内以1赫兹（Hz）的频率进行调节

• 3D生物打印的450微米内径血管能够模拟正常血压和高血压状态下的血管特性

总结

压力肌电图是评估血管力学和血管反应性的标准方法，但存在成本高、通量低以及仅适用于静态流体流动的局限性。我们开发的HemoLens是一款开源的3D打印压力肌电图系统，价格低于750美元。该系统配备了紧凑的微操作装置、渐进式在线压力控制系统、生理温度调节功能以及可在正常血压和高血压水平之间调节脉冲压力的模块化系统。通过使用小鼠原生动脉和生物打印的无细胞支架，我们证明了HemoLens的有效性——它能够清晰地显示生理反应性和病理力学特征。工程化的高血压血管表现出更高的破裂压力（464毫米汞柱）以及降低的动态顺应性，这与病变动脉的特征相符。总体而言，HemoLens通过提供一个全面的低成本系统，降低了进入压力肌电图研究的门槛，适用于对原生血管和工程化血管的表征研究。

图形摘要