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11月20日，心血管疾病目前已成為全球頭號健康威脅，雖然醫學界已有成熟的心血管疾病診斷方法，但仍缺乏能夠預測頸動脈早期血栓形成事件的技術。近日，悉尼大學的研究人員發明了一種新型3D打印技術，僅用兩小時即可生成解剖結構精準的血管模型，這項技術已幫助研究人員研究導致中風的血栓，并有望用于新藥物測試，研發針對特定患者健康狀況的個性化藥物，以減少對動物實驗的依賴。

趙耘鐸正在檢查“芯片動脈”。

該項技術成果已發表在《先進材料》（Advanced Materials）上，研究人員使用中風患者的CT掃描作為藍圖制作微型模型，將原本頸動脈的3D模型縮小至200至300微米，而全尺寸頸動脈為5至7毫米。該模型可再現健康與病變血管區域的解剖精確復制體，包括血管精細結構，以及血管內膜受損處的凹凸，這是中風患者常見的病理特征。

研究人員還將模型的制造時間從10小時縮短至兩小時，他們開發了一種以玻璃載片為基礎的新方法，彌補了傳統3D打印模具使用樹脂，耗時長且誤差率高的缺陷。從遠處看，這些血管像是玻璃上的精美雕刻。

“我們打印的不僅是血管，更是為全球數百萬面臨中風風險的人打印希望。通過持續的支持與合作，我們希望讓個性化血管醫療惠及每一位需要的患者。”悉尼大學查爾斯·珀金斯中心與悉尼納米研究所博士生趙耘鐸（Charles Zhao）表示。這位本科背景為機械工程，但出于對“造福人類”的追求而攻讀生物醫學工程的博士生，其在流體力學方面的知識，對研究血液在血管中的流動規律起到了至關重要的作用。他認為在心臟病和中風的診斷中，速度與準確性至關重要。臨床醫生在癥狀出現后的12小時內，必須完成關鍵的診斷與決策。

這項“芯片上的動脈”（artery-on-a-chip）成功模擬了血管的物理外觀，血流模擬產生的流體動力學和自然血流運動高度相似。是此項研究的關鍵突破。研究人員表示，該領域最大的挑戰是重現血管內血液流動的流體動力學。因為心臟病高風險人群的血液血液更粘稠，會影響血液在血管內的流動。

在測試過程中，研究人員能在顯微鏡下實時觀察到血栓形成過程及血小板的行為——血小板是血液凝固的重要組成部分，其異常活動可能導致中風。研究顯示，血液流動與血管內壁之間產生的摩擦力和沖擊力，對調節凝血的血小板運動起著至關重要的作用，這一現象常見于高血壓和動脈粥樣硬化患者體內，在血管承受較高應力的區域，血小板的運動量增加了7至10倍。

王子豪博士（Dr Zihao Wang）手持組裝好的3D打印血管裝置。

“關于血管內部的許多機制我們仍未完全理解，例如導致血栓形成的一系列反應。目前也沒有可根據患者個體差異定制的檢測平臺。沒有兩位患者在生物學上是完全相同的，每個人的血管結構與血液特性都不同，這些差異會影響其患病風險與治療方式。”論文主要作者之一、悉尼大學生物醫學工程學院的王子豪（Dr Zihao Wang）博士表示，他同時強調，這是澳大利亞首個此類生物工程項目，其研究目標是在不依賴動物實驗的前提下，解決心臟病診斷和預防中的兩個關鍵難題。

論文資深作者、悉尼大學的居理寧（Arnold Ju）教授表示，他們的工作是悉尼大學生物醫學工程學院、查爾斯·珀金斯中心和心臟研究所跨團隊協作的結晶，目前已成功打造出患者血管的“物理孿生體”，即行為與真實血管一致的精確微縮復制體。“我們非常感謝Snow Medical研究基金會，及Snow家族通過Snow研究員獎學金（Snow Fellowship）和澳大利亞國家心臟基金會未來領袖研究員獎學金（National Heart Foundation Future Leader Fellowship）提供的支持，這對推進這一變革性研究至關重要。

居教授褒獎了實驗室團隊在開發這項技術過程中展現了非凡的創新能力，并強調與皇家阿爾弗雷德王子醫院（Royal Prince Alfred Hospital）和威爾士親王醫院（Prince of Wales Hospital）的臨床合作伙伴緊密合作，確保了研究直接回應真實患者的需求，充分展示了工程創新如何改變醫療服務，尤其與未來悉尼生物醫學加速器（SBA）的目標高度契合。

“我們的下一步目標是將人工智能與生物制造平臺結合，打造真正的‘數字孿生體’，以預測中風事件的發生，從被動治療走向主動預防。“MBL Ju實驗室博士后數字科學家兼運營經理趙海媚（Helen Zhao）表示。”想象一下這樣的未來：我們可以根據患者的CT掃描，快速打印其血管模型，測試其血液反應，再利用AI預測其未來數年的中風風險。”