血管病成为当今多发疾病，血管由于动脉硬化、老化或破损等原因而不能正常工作是医学需要解决的一大难题，而现代科学技术的发展使人工血管制造和移植成为可能。这不，德国科学家用3D打印技术加工出了人造血管，那么，它和已经出现的人造血管有何区别？能否应用和移植？
3D生物打印技术开辟人造血管新路
辽宁日报：德国用3D打印的方法来制备人工血管，是如何实现的？
曹传宝：人工血管的制造有很多方法，用3D打印的方法是其中一种机械加工方法，应该是一种新的尝试。
辽宁日报：这个血管是如何打印出来的？
曹传宝：我没有看到原文，根据我的理解，它和别的材料打印应该是类似的。我们平时对平面打印司空见惯：打印机里装有墨水，计算机里的文档、图案通过打印机内的激光等技术被添加墨水，打印在纸张上，而3D打印则把墨水换成了构成预打印物体的材料，平面的文本变成了使用3D辅助软件设计的欲打印物体的3D模型，然后通过3D打印机把原料添加到这个3D模型中，最终形成这个物体。
辽宁日报：如何添加的？打印血管过程中“墨水”是血管细胞吗？
曹传宝：3D打印是断层扫描的逆过程。断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，而3D打印就是按照片的行列、层叠顺序依次一片一片添加材料，然后叠加到一起，就成为一个立体物体。血管要想被打印出来，其“墨水”应该是构成血管的各种高分子材料及血管内皮细胞等。3D打印过程，其实是一个机械填充的过程，这个过程应该说是一个机械制造领域的进步，3D打印技术本身就是计算机和机械制造相集合的产物，早已出现，目前已经可以打印出多种物品，如衣服等，那么就有科学家尝试着是否能打印出人体组织和器官，2009年底，全球首台商业化3D生物打印机被研制出来，开始试验通过这一技术来形成人体器官。
辽宁日报：打印出的血管能否移植到人体内？
曹传宝：首先这是一个机械制造过程，是一种手段，它要想“打印”出能为人体所利用的组织器官，其基础还是要建立在生物学、医学、材料科学的发展上，因为无论是作为“墨水”的原材料，还是“打印”出的器官，一个来源，一个去处都是很关键的问题，人体器官的复杂性决定了其不能像打印盒子、皮包一样那样原料和用途都很单一。
辽宁日报：也就是说打印仅仅是一个初步的工作，能否真正应用到人体则还有很长的路要走？
曹传宝：是的，像牙齿这类结构和在人体中的作用比较单一的器官比较容易应用到人体，而像血管这样在人体中与其他组织器官相容性要求非常高的组织器官，则并不是加工出来了就标志着取得了成功，真正的成功是可被移植到人体内替代受损血管，并发挥更长久的良好作用，其实，人造血管早在100多年前就被研究，如果单从加工的手段来讲，早在20世纪50年代有了针织和机织的办法，目前已经“织”成了可以移植和应用的大口径人工血管。
辽宁日报：用纺织的方法来制造人工血管？
曹传宝：这要先说说人造血管的材料。血管的自体移植和异体移植都有很大的局限性，所以，在化工及材料科学不断发展的基础上，科学家尝试了很多材料来做人工血管，如PVC （聚氯乙烯）、聚丙烯腈（腈纶）、聚酯（涤纶）、丝绸、粘胶、PTFE（聚四氟乙烯），都不太理想，移植到人体后都出现了较大的问题，近年来天然丝（真丝）或合纤丝（聚氨酯、聚乙烯、聚四氟乙烯）等材料由于具备多种良好的性能，被应用到人造血管上。有了材料的可能性，我们就要考虑如何把它做成血管。由于这些材料是纤维，因此可以通过织造方法来做出血管，当然，由于血管的细、薄，对织造的要求很高。织造分为机织和针织，现在都较为成熟，不但可以织造出各种口径的人工血管，其中大口径人工血管已在移植和
临床中应用和成功。目前又出现了3D打印技术，那么人工血管的加工手段就丰富了起来，为人工血管的制造探索了新路。
人造动脉已临床应用但人造静脉还是空白
辽宁日报：还有用组织工程的办法来做人工血管吧？
曹传宝：是的，组织工程是目前人造组织器官的重要方法，它先制造一个支架，把目标器官的细胞或干细胞放到这个支架上使其在上面定向生长一段时间，然后再一起移植到人体内，逐渐长成组织器官，同时这个支架是用可降解材料做成的，可为人体所吸收。组织工程一般具有高度组织相容性、可生长性、可塑性及无排斥反应等特点，血管也在尝试着用这种组织工程的办法来实现。比如，使用内皮细胞种植技术对人造血管进行内皮化,即将自体血管内皮细胞种植在人造血管的腔壁上,经过组织培养,使其形成内皮化的腔面,以增强抗血栓能力。
辽宁日报：这个构造过程好像与用3D打印血管有点类似？
曹传宝：如果从支架和模型这个思路看确实有相似的地方，一个是3D模型，一个是血管支架，然后填充高分子材料或内皮细胞，区别是一个完全是在体外完成，一个在体外成长一段时间后再移植至体内让其生长。而3D打印技术在体外加工成血管这点又和人工织造血管相类似。但是无论哪种方法，目标并不是制造出一个有着血管外形的东西就完事，而是真正在体内实现血管功能。
辽宁日报：既然材料和移植即血管的功能实现是人造血管研制成功的基础，那么我们就想多了解一下这方面的情况。您刚才提到已经有了大口径的人造血管，并成功应用到了临床和移植，那么也就是说小口径的还没有研制成功？
曹传宝：目前，直径在6毫米以上的大口径人造血管的研究已经取得突破性进展，在临床上得到广泛应用，如果一个人某段主动脉血管出现问题，那么可以通过移植人造血管的办法来替代其功能，而如果一个人的某段静脉出现问题，那么目前还无法替代，因为直径小于6毫米以下的小口径人造血管离实际应用还有距离。
小口径人造血管移植血栓问题是核心难题
辽宁日报：是不是因为太细，静脉血流动性又差，容易发生血管栓塞？
曹传宝：是的，血管栓塞的问题是人造血管移植后最为核心的问题及难题。血液与血管腔接触时易引发血小板聚集，促使血栓形成，小口径人造血管这个问题十分明显，血管表面孔隙率及渗透压也是诱导血小板聚集的重要因素，目前多种高分子材料人造血管包括涤纶人造血管、真丝人造血管、膨化聚四氟乙烯人造血管都已在大口径人造血管上得到应用，但是在小口径人造血管上尚不能很好地解决这个问题。
辽宁日报：血管要承受血液的流动，那么人工血管是否要承受住这种冲击而不断裂？
曹传宝：是的，我们知道血管在体内会承受一定压力，人体内的血压不是静止不变的，随着心脏的搏动而改变，所以人工血管替代物要耐受这种收缩和舒张的压力变化。这就要求人造血管材料除了具有一定的强度以外还要有一定的弹性，能承受压力而不破裂，还要能实现一定的弯曲度（顺应性），主要在与自体血管连接时，改变原来血管的弯曲度。这些都是小口径人造血管的瓶颈，是其移植失败的主要原因，所以说别小看了一段细细的血管，其内在属性十分复杂，理想的人造血管应有良好的组织相容性、抗血栓性、物理稳定性、抗感染性和便于外科医生
手术操作，目前科学家在努力攻克这道难关，希望能完美地解决这些问题。
辽宁日报：据了解，您的研究小组研制出的小口径人造血管，目前已经完成了动物实验的过程，它是使用什么材料做的，对血栓和脆性等问题采用了何种解决思路？
曹传宝：丝素蛋白是蚕丝纤维中的组成成份之一,作为天然生物蛋白,除了具有优异的机械性能之外,还具有良好的生物相容性,我们的小口径人造血管的材料就是采用丝素蛋白作为基本的原料，它本身就具有良好的抗凝血性能，通过改性进一步改善了其抗凝血性，可以有效阻止凝血因子在丝素蛋白制备的血管表面形成凝血，从而减少血管堵塞的几率。关于材料脆性的问题的解决，则主要通过改变丝素蛋白材料的制备工艺来解决，合适的工艺条件下完全可以制备出具有弹性的血管材料。
辽宁日报：据调查，现在我国各大医院的临床手术中，所采用的大口径人造血管多为
进口，也就是说我们还没有自己的人造血管，您觉得如何改变我国的人造血管研制及产业化落后的局面？
曹传宝：目前医疗上对人造血管的需求量非常大。大口径血管我们国家自己也能制造，但由于是植入人体之内的产品，一般民众在选择时仍难走出心理误区，尽管进口产品比国产的产品贵很多。改变现状的办法一个是进一步提高国产产品的质量，让老百姓用得放心。另外，我们要加大科研及产业化方面的投入，特别是小口径血管，目前国内外均还没有商品化的产品问世，如果我国能抢先一步做出商品化的产品，抢占国际国内市场，将是很有前景的。
专家档案
曹传宝 教授，北京理工大学材料科学与工程学院副院长，兼任中国微米与纳米技术学会第一届理事，中国电子学会高级会员，中国电子学会半导体与集成技术分会理事，中国机械工程学会生物制造分会理事，《材料导报》、《功能材料》、《北京理工大学学报》编委等职。主要从事低维信息功能材料及生物医用材料的研究工作。
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