基于血管網絡在輸送營養、氧氣和信號因子及實時調節組織所需溫度和pH值的重要作用，通過組織工程手段構建血管三維網絡結構將對組織修復、細胞治療和藥物篩選的應用和研究具有重要意義。

在構建血管組織工程支架的應用方法中，3D生物打印使不同生物功能成分（如種子細胞、細胞外基質及生物因子等）在時間和空間上的可控沉積成為可能。例如利用同軸生物打印仿生中空的纖維結構，以此來作為血管導管，但該構建方法難以制備出內部連通的血管網絡；或利用3D生物打印直接構建富有微孔和通道的網絡結構，但該結構中有序的孔洞容易導致網絡框架的不穩定及底部孔洞的變形等；或利用犧牲墨水（糖、PF127等）在預打印好的支架中形成貫穿的網絡結構，但該打印方法操作效率低，對負載的內皮細胞也存在潛在的細胞毒性。

圖1 無孔隙構建3D血管網絡凝膠支架的示意圖及凝膠結構圖

以濃度分別為7.5 wt%的明膠和5 wt% GelMA作為生物墨水，研究者對比了直接3D打印法和無孔隙3D打印法構建帶有孔隙結構的GelMA凝膠網絡。實現發現無孔隙3D打印法的可打印性更強，凝膠的網絡結構更加穩定。且該打印方法也適用于其他生物墨水的3D打印，如雙鍵改性的透明質酸等（圖2）。

圖2 直接3D打印和無孔隙3D打印的可打印性對比測試圖

圖3 無孔隙3D打印GelMA凝膠支架細胞生物活性及原位細胞內皮化圖

除了血管組織工程支架的構建，研究者探究了該無孔隙3D打印方法能否應用于水凝膠基的微流控芯片的構建。如圖4所示，研究者用PDMS作為封裝和支撐凝膠網絡的支架，3D打印構建了不同圖案的微流控芯片模型。實驗表明，微流體能夠均勻流通于凝膠網絡中，且不發生擴散。基于該凝膠基微流控芯片的原位內皮化實驗表明內皮細胞能夠均勻分布于凝膠網絡內腔中，并形成貫穿的內皮網絡結構。

圖4 無孔隙3D打印GelMA凝膠用于微流體灌注和原位內皮化細胞芯片實驗圖

綜上所述，研究者通過無孔隙3D打印方法實現了個性化、均一管狀結構三維凝膠網絡的構建。相比其他犧牲墨水式3D打印方式，該方法解決了三維凝膠網絡易坍塌、低粘度生物墨水難以成型、內皮細胞種植效率低等難題，且可以用來構建內部互通良好的水凝膠基微流控芯片。