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【编辑推荐】针对长段气管缺损重建难题，研究人员开发 3D 打印支架图案气道支架结合 PEGDA-DTT 水凝胶（含 EPO）的管状组织瓣策略。在猪模型中成功构建管腔层厚度可控的血管化组织瓣，为长段气管重建提供新方向。
气管作为呼吸的重要通道，其长段缺损的修复一直是医学界的棘手难题。传统的端端吻合术仅适用于较短的缺损，对于超过一定长度的缺损，手术风险极高，易出现吻合口坏死、裂开、狭窄和再狭窄等并发症。而现有的组织工程方法，如异体移植、脱细胞气管移植等，也存在移植组织存活率低、软骨退化、术后并发症严重等问题。因此，开发一种安全有效的长段气管重建方法迫在眉睫。
在这样的背景下，美国佐治亚理工学院和埃默里大学等机构的研究人员开展了一项关于 3D 打印管状组织瓣用于长段气管重建的研究。该研究成果发表在《Tissue Engineering and Regenerative Medicine》上，为长段气管缺损的修复提供了新的思路和方法。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，利用选择性激光烧结（SLS）技术 3D 打印出带有支架图案的气道支架，该支架具有足够的径向刚度和纵向弯曲灵活性，并设计了可移除的中心芯以保留内部管腔；然后，将含有促红细胞生成素（EPO）的聚乙二醇二丙烯酸酯 - 二硫苏糖醇（PEGDA-DTT）水凝胶填充到带有中心芯的气道支架中；最后，将其植入到尤卡坦小型猪的背阔肌中，进行管状组织瓣的构建和评估。
设计和机械行为分析
研究人员设计了三种不同的气道支架，通过有限元分析（FEA）研究支架图案对其机械行为的影响。结果表明，带有两个支架图案的气道支架在径向刚度上与正常气道支架相当，同时具有最高的弯曲灵活性，因此被选为进一步体内研究的模型。
3D 打印气道支架
利用 SLS 技术成功打印出带有两个支架图案的气道支架，压缩测试结果显示其满足之前气道支撑装置（ASD）的机械设计要求，能够在体内提供足够的支撑。
EPO 释放测试
体外释放测试表明，EPO 从 PEGDA-DTT 水凝胶中持续释放超过 28 天，这种缓释特性有助于促进血管化。
血管化管状组织瓣构建
在尤卡坦小型猪模型中植入 45 天后，成功从重建的组织瓣中移除中心芯，形成了嵌入气道支架的血管化管状组织瓣。组织学分析显示，气道支架的管腔表面完全被重建组织覆盖，周围组织中可见肌肉组织形成和微血管浸润，证实了该策略的有效性。
该研究成功开发了基于 3D 打印的管状组织瓣策略用于长段气管重建。通过设计带有支架图案的气道支架，结合 PEGDA-DTT 水凝胶和 EPO 的应用，在猪模型中成功构建了具有可控管腔层厚度的血管化管状组织瓣。这一结果验证了 3D 打印管状组织瓣作为长段气管重建的临床可行组织工程策略的潜力。
讨论部分指出，该研究中开发的气道支架通过引入支架图案，在保证径向刚度的同时显著提高了弯曲灵活性，使其更适应长段气管的动态力学环境。EPO 的持续释放促进了血管化，为组织瓣的存活和功能发挥提供了保障。然而，研究也指出了一些需要进一步解决的问题，如管腔表面缺乏呼吸上皮可能导致的分泌行为和黏液纤毛清除功能受限，以及手术中血管蒂的几何通路问题等。尽管如此，该研究为长段气管重建提供了一种全新的、有前景的方法，未来的研究可以进一步聚焦于管腔表面气管上皮再生等方面，推动该技术向临床应用的转化。
