麻省理工学院的研究团队通过磁力精确引导细胞生长，成功在实验室中培育出微型人造血管，解决了组织工程中微循环构建的难题。
人类一直梦想着用实验室培育的器官来替换受损的人体组织，但这个过程面临着一个巨大的挑战：如何复刻极其微小的血管网络。毛细血管非常细，直径甚至只有0.005毫米，比人类头发丝还要细34倍，只能容纳血细胞排成单行通过。
麻省理工学院的研究团队在PNAS期刊上发表了一项新研究，他们找到了一种前所未有的精确方法来解决这个问题。这项技术的核心不再是单纯依靠化学信号，而是利用物理上的磁力拉伸。
在人造器官的生长过程中，血管的排布至关重要，因为它们负责输送氧气和营养物质。机械工程师Ritu Raman指出，健康的组织依赖于有组织的血管网络，但目前的常规技术很难在人造组织中精确复刻这种结构。如果能够通过物理暗示来编程血管的生长方向，科学家就能大规模制造出功能齐全的替换组织，用于修复因病变或创伤受损的身体部位。
这套系统的原理是这样的：研究人员将内皮细胞(即构成血管内壁的细胞)悬浮在胶原蛋白凝胶中，并将其放入一个微小的芯片里。芯片内部植入了一个微型磁铁，而外部则由几块磁铁在三维空间内进行控制。通过调整外部磁场的强度和方向，研究人员就能像指挥交通一样，引导新血管的生长路径。
实验结果非常令人兴奋。研究发现，通过改变外部磁力的频率(比如在1赫兹到15赫兹之间切换)，可以控制血管生长的长度和数量。Ritu Raman解释说，关键点在于对细胞进行反复的拉伸运动。这种反复的机械刺激似乎能显著增加新生毛细血管的数量。
研究人员测量了在交替磁体(1至15赫兹)影响下生长的人工血管数量和长度，而未治疗的细胞和静电控制则不同。
这种方法其实是该团队之前制造人造肌肉和神经技术的进阶版。为了搞清楚背后的生物学原理，研究人员还进行了一项基因对比实验。他们发现，人体内有一种名为PIEZO1的基因，它负责管理细胞膜上的离子通道，专门感知机械压力。如果把这个基因关掉，细胞对拉伸的反应就会变迟钝，生成的血管也会变少。这证明了机械压力是通过激活细胞的离子通道来发挥作用的。
目前这项研究还处于早期原型阶段，但前景广阔。麻省理工学院的生物医学工程师Jessica Shah表示，接下来的目标是测试血液在这些人工合成的微小管道中流动的效果，并尝试在这些血管结构周围培养真正的肌肉组织。如果成功，我们将离真正的工厂定制器官又近了一步。
原文：https://www.sciencealert.com/scientists-find-a-more-precise-way-to-grow-artificial-blood-vessels-using-magnets