脑血管疾病（如缺血性中风、动脉粥样硬化）已成为全球健康领域的重大挑战，其核心病理特征之一是脑血管狭窄引发的血流紊乱，进而诱导内皮细胞炎症和功能障碍。然而，体内环境的复杂性导致血流动力学与疾病进展的关联机制难以精准解析，传统体外模型因无法还原血管生理结构和动态血流条件，严重制约了相关研究突破与微创介入类医疗器械的研发进程。近日，一项发表于《Advanced Functional Materials》的研究提出创新解决方案 —— 通过机械增强细胞外基质生物墨水与 3D 同轴生物打印技术，成功构建出具有生理相关性的狭窄脑血管体外模型。而专注于该领域的西安德为医疗，正以专业的仿真血管模型及一体化测试解决方案，为脑血管疾病研究与医疗器械研发测试、市场演示提供关键支撑。

传统研究与器械研发瓶颈凸显，技术创新 + 专业方案破局

脑血管狭窄区域的剪切应力响应性内皮功能，是决定动脉粥样硬化等疾病进展的关键因素，也是微创介入类医疗器械研发中需重点模拟的生理特征。长期以来，研究人员主要依赖器官芯片或传统 3D 培养模型探索相关机制，但这些方法存在显著局限：器官芯片的通道几何形状可扩展性不足，难以模拟异常血管结构中的血流紊乱；传统生物打印技术要么缺乏精细结构分辨率，要么牺牲细胞活力或生物墨水兼容性，无法同时满足血管几何保真度和功能完整性的需求。

对于医疗器械研发企业和高端科研医学实验室而言，精准的仿真血管模型更是研发测试与市场演示的核心基础。西安德为医疗作为专注于高端医学测试设备、专业化测试服务及解决方案的供应商，敏锐洞察这一痛点。公司在医学仿真领域拥有丰富经验和技术专长，其研发的仿真血管模型不仅能还原脑血管的生理结构与力学特性，还可根据研发需求模拟不同狭窄程度的病理状态，完美匹配医疗器械研发测试中对血管环境的精准要求，同时为市场演示提供直观、真实的展示载体。

更关键的是，生物墨水的性能直接决定模型的有效性。脱细胞基质（dECM）作为血管组织打印的理想材料之一，虽能保留天然组织的生化信号（如胶原蛋白、弹性蛋白），但脱细胞过程会导致其机械稳定性削弱、结构易收缩，难以支撑可灌注血管的构建。因此，开发兼具优异机械性能、生物相容性和可打印性的生物墨水，成为突破技术瓶颈的核心关键，这也与德为医疗在医学仿真领域对材料性能的严苛要求不谋而合。

创新生物墨水 + 专业仿真技术，兼顾性能与实用价值

血管组织来源的脱细胞基质（VdECM）水凝胶的开发。a、b）通过物理化学脱细胞过程制备 VdECM 水凝胶：切碎猪血管组织、用去污剂处理、冻干并溶解脱细胞 VdECM 粉末。c）天然组织和 VdECM 组织中生化成分的定量分析。（i）DNA 含量（n=4），（ii）糖胺聚糖（GAGs）含量（n=3），以及（iii）胶原蛋白含量在 VdECM 中比天然组织中低（n=3）。（iv）VdECM 中的弹性蛋白含量显著高于天然组织（，p≤0.001；，p≤0.01；，p≤0.05）。d）使用苏木精 - 伊红染色、马松三色染色和范吉森染色对天然组织和 VdECM 组织进行组织学比较（比例尺，100 微米）。’

血管组织来源的脱细胞基质（VdECM）生物墨水和混合生物墨水性能的比较。a）VdECM 生物墨水和混合生物墨水之间机械性能差异的示意图。b）不同浓度（1-2% 质量体积比）VdECM 形成的水凝胶收缩的视觉观察（n=3；，p≤0.001；，p≤0.01；ns，无显著性）。c）在 VdECM 和混合生物墨水中进行浴中 3D 同轴生物打印。d-g）在不同条件下研究生物墨水动态机械性能的流变学结果。h）与 VdECM 主导的生物墨水（1V、2V 和 1V2C）相比，混合生物墨水中的活 / 死染色和细胞增殖（比例尺，100 微米；n=3；，p≤0.05；ns，无显著性）。

为解决传统生物墨水的缺陷，研究团队开发了一种机械增强型血管组织来源脱细胞基质（VdECM）混合生物墨水。该配方以猪主动脉脱细胞基质为基础 —— 猪主动脉不仅易于获取、成本低廉，其 ECM 成分与人体组织高度相似，能为细胞提供天然生长微环境。在此基础上，团队通过添加胶原蛋白减少水凝胶收缩，引入海藻酸盐确保打印结构即时成型，最终实现动态模量提升约 65 倍，同时保持 95% 以上的细胞活力，完美平衡了机械强度与生物相容性。

这一技术突破与西安德为医疗的仿真血管模型研发理念高度契合。德为医疗在医学仿真实践中，同样注重材料性能与生理真实性的兼顾，其仿真血管模型通过精准调配材料配方，还原人体血管的弹性、通透性及血流动力学特性，可有效模拟器械介入过程中的血管响应，为医疗器械研发提供可靠的测试场景。无论是 3D 生物打印技术构建的功能性模型，还是德为医疗的专业化仿真血管产品，都为不同需求场景（科研探索、研发测试、市场演示）提供了精准匹配的解决方案。

流变学分析进一步证实，该生物墨水具有理想的剪切变稀特性和快速恢复能力，为嵌入式同轴打印提供了关键保障。而德为医疗在测试系统开发中，也将材料力学特性与测试设备的适配性纳入核心考量，确保仿真血管模型与测试设备、软件系统形成协同，为客户提供 “模型 + 设备 + 服务” 的一体化支持。

3D 同轴生物打印 + 定制化仿真方案，精准复刻狭窄血管结构

利用 3D 浴中同轴生物打印制造狭窄脑血管模型的整合方法。

依托优化后的混合生物墨水，研究团队采用浴中 3D 同轴生物打印技术，成功实现了狭窄脑血管的精准制造。该技术通过同轴喷嘴直接挤出空心管状结构，仅需 5 分钟即可完成单根血管打印，且能通过调控打印台速度，将血管内径从 1340 微米精准减小至 551 微米，灵活调节狭窄程度，完美复刻动脉粥样硬化的病理几何特征。灌注测试显示，生物打印的血管结构完整、无泄漏，为血流动力学研究奠定了基础。

生成狭窄血管结构的打印参数优化。a）打印台速度变化导致管子直径控制的示意图。b）用于脑血管制造的浴中 3D 同轴生物打印装置。c）通过调节打印台速度，实现具有可控内径和壁厚的可灌注血管导管（比例尺，1 毫米；n=3）。d）通过瞬时速度变化制造狭窄血管（比例尺，1 毫米）。e）打印血管导管的 3D 可视化，突出可灌注管腔结构。

针对医疗器械研发测试的个性化需求，西安德为医疗可提供定制化的仿真血管模型服务。凭借在医学仿真领域的技术专长，公司能根据不同器械类型（如支架、导管）和研发阶段，精准设计血管的直径、狭窄率、壁厚等参数，甚至模拟血管弯曲、分支等复杂解剖结构，让研发测试更贴近临床实际场景。同时，这些高保真的仿真血管模型也可用于市场演示，直观展示医疗器械的操作流程与临床优势，助力企业高效推广产品。

此外，德为医疗的服务不仅限于仿真血管模型供应，还涵盖高端医学测试设备、医学软件开发及测试系统开发，能够为微创介入类医疗器械公司及高端科研医学实验室提供完美的交钥匙测试解决方案，从模型定制、设备配置到系统集成、技术支持，全程保障研发与测试工作的高效推进。

功能验证全面达标，科研与产业应用双赋能

功能性脑血管的 3D 同轴生物打印。a）为各种培养系统设计的成熟脑血管芯片平台示意图。b）支持静态或动态培养条件的脑血管结构平台。c）载有绿色荧光蛋白标记的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人脑微血管内皮细胞（HBMECs）的生物打印血管，培养 7 天（比例尺，100 微米）。d）通过活 / 死染色评估，内皮细胞活力超过 90%（n=5；，p≤0.001）。e-g）连接标志物（CD31、ZO-1 和 VE - 钙粘蛋白）的表达，表明内皮屏障完整性（e 的比例尺为 200 微米；f 和 g 的比例尺为 50 微米）。h）使用 70 千道尔顿异硫氰酸荧光素（FITC）标记的葡聚糖进行通透性测试（比例尺，200 微米；n=3；，p≤0.01；ns，无显著性）。i）不同分子的尺寸依赖性通透性分析（n=3；**，p≤0.001；ns，无显著性）。

为确认模型的生理相关性，研究团队对生物打印血管的内皮功能和血流动力学响应进行了系统验证。结果显示，接种的内皮细胞形成了连续的内皮单层，高表达 CD31、ZO-1 等连接标志物，具备尺寸依赖性通透特性，且在紊乱血流条件下，炎症标志物 ICAM-1 和 VCAM-1 表达显著上调，成功再现了脑血管狭窄引发的病理炎症反应。

生物打印狭窄脑血管的血流动力学反应。a）脑血管疾病建模过程的示意图。b）使用浴中 3D 同轴生物打印技术制造的狭窄脑血管（比例尺，200 微米）。c）表达 CD31 的成熟内皮细胞（比例尺，100 微米）。d）通过计算流体动力学模拟进行壁面剪切应力和流体流速分析。e）使用荧光微珠可视化流体流动模式，并确认狭窄病变处的预测血流动力学变化（比例尺，500 微米）。f、g）在紊乱血流条件下，细胞粘附分子的表达增加（ICAM-1（n=3）和 VCAM-1（n=4））（比例尺，100 微米；**，p≤0.001；，p≤0.05）。

这一功能性突破进一步印证了仿真血管模型的核心价值。西安德为医疗的仿真血管模型同样经过严格的性能验证，其血流动力学参数、血管壁力学特性均与人体血管高度一致，能精准模拟器械介入时的力学反馈和生理响应，帮助研发团队快速评估产品的安全性与有效性，缩短研发周期、降低研发成本。同时，在科研领域，该模型可与生物打印模型互补使用，为解析血流动力学紊乱与疾病进展的关联提供更丰富的研究工具。

未来应用前景广阔，德为医疗助力行业高质量发展

该研究构建的狭窄脑血管模型，与西安德为医疗的仿真血管解决方案相结合，不仅解决了传统模型无法同时还原血管几何结构、生物微环境和动态血流条件的难题，还具备多重技术优势：生物墨水的机械性能与生物活性可调节，仿真血管模型的参数可定制，且德为医疗提供的交钥匙测试解决方案能实现 “即拿即用”，大幅提升研发与科研效率。

这些特性使其在多个领域具有重要应用价值：在疾病机制研究方面，可用于解析血流动力学紊乱与内皮炎症的关联；在药物研发领域，可作为高通量药物筛选平台；在医疗器械研发领域，能为支架、导管等微创介入产品提供精准的测试与演示载体。

西安德为医疗表示，未来将持续深耕医学仿真、测试设备及系统开发领域，结合 3D 生物打印等前沿技术，进一步优化仿真血管模型的生理真实性与定制化程度，拓展测试服务的覆盖范围。同时，将加强与科研机构、医疗器械企业的合作，不断完善交钥匙测试解决方案，为脑血管疾病研究与医疗器械产业的高质量发展注入更强动力。

这项研究与德为医疗的技术服务相辅相成，通过多学科技术融合与产业赋能，为脑血管疾病研究开辟了新路径，也为微创介入类医疗器械的研发与推广提供了关键支撑，有望加速相关领域的基础研究突破和临床转化进程，最终为脑血管疾病患者带来更有效的治疗方案。