动脉粥样硬化是全球心血管死亡的首要诱因，血管解剖形态、血流动力学、内皮细胞应答三者相互博弈，共同推动斑块发生发展。长久以来，体外血管模型很难同时复刻这三大要素，大多只能做简化直管模型，无法还原患者真实血管分叉的复杂几何结构，极大限制了动脉粥样硬化机理研究、药物筛选的进展。
发表于《Advanced Healthcare Materials》的研究，利用CELLINK LumenX DLP 生物 3D 打印机，成功实现微型化、患者特异性颈动脉载细胞血管模型的直接生物打印，打通「临床影像‑计算仿真‑载细胞实体模型‑动态灌注培养」完整研究链条，为心血管力学生物学研究提供了全新的体外平台。
????研究是如何实现患者特异性颈动脉模型？
研究基于健康志愿者 MRI 血管影像，重建颈动脉三维解剖模型，经过相似性分析与 CFD 计算流体力学迭代优化，选定1:6 缩放比例，在缩小模型中复现人体真实的壁面剪切应力分布，兼顾打印分辨率、泵体性能与细胞培养条件。
A）3D 打印完成后的 GelMA 颈动脉结构体实物图；B）患者特异性流道的计算机辅助设计（CAD）模型，标注用于验证的实测尺寸；
而将虚拟数字模型转化为活细胞实体血管结构，核心设备正是LumenX DLP 生物 3D 打印机。
1. 生物墨水与打印工艺 采用 GelMA（甲基丙烯酸明胶）复合 I 型胶原蛋白生物墨水，直接把人主动脉平滑肌细胞包埋在水凝胶基质内部，通过 DLP 整层光固化完成打印；打印层厚 50 μm，每层曝光 5.5 s，底层三倍预固化，投影仪光强 20 mW・cm⁻²，打印成品与 CAD 原始模型尺寸偏差小于 5%，保证复杂分叉血管几何高度保真。
2. 构建仿生双层血管壁 打印得到的水凝胶流道后续接种人主动脉内皮细胞，在管腔形成完整内皮层，复刻人体血管「外层平滑肌细胞 + 管腔内皮层」的分层生理结构。
3. 动态灌注模拟生理血流 模型接入定制生物反应器，逐步上调流速，最高可模拟 10 达因 /cm² 生理动脉剪切力。实验清晰复现两种典型血管微环境：颈总动脉高剪切层流区、颈动脉分叉低剪切回流紊乱区。
后续细胞实验得到极具生理意义结果：高剪切层流区内皮细胞沿着血流有序排布；分叉紊乱流场下内皮排列无序，经 TNF‑α 炎症刺激后，分叉区域单核细胞黏附显著升高，完美复现动脉粥样硬化易损区域的细胞炎症表型。
这项研究证明：借助 LumenX DLP 生物打印，可以把患者个体化血管解剖差异，转化为可做细胞、炎症实验的体外仿生模型，不再局限于简单直管微流控芯片，为解析 “解剖结构‑血流‑血管炎症‑斑块易感性” 之间的关系提供强有力工具。
✨LumenX DLP 生物 3D 打印机为何胜任血管类复杂模型？
• 整层投影固化，高精度微流道成型：DLP 一次性整层曝光，区别于挤出打印的单点沉积，能够高效制备分叉、变径等复杂微血管流道结构，适合颈动脉这类带分叉的复杂解剖模型，打印可灌流水凝胶血管，成品密封性好、几何保真度高。 • 优异细胞友好性：405 nm 可见光光固化，无机械挤压损伤细胞；GelMA 等光敏生物墨水可直接载细胞打印，本研究中包埋的平滑肌细胞培养 10 天存活率仍高于 98%。 • 材料兼容性广：兼容 GelMA、GelMA 复合胶原蛋白、纤连蛋白等多种光敏水凝胶生物墨水，可通过添加细胞外基质组分优化支架生物活性，适配血管、器官芯片、组织工程多种方向。 • 可重复性强：数字化投影固化，批次间结构差异小，满足科研可重复、后续药物筛选标准化需求。
对比传统挤出生物打印：挤出打印很难制造精细复杂分叉微流道，同时挤出压力容易损伤细胞；而传统无细胞树脂打印仅可以做流体仿真，无法搭载活细胞开展生物学实验。LumenX DLP 生物打印将 “高精度几何复刻” 和 “活细胞共打印” 合二为一，补齐了传统模型短板。
总结
依托CELLINK LumenX DLP 生物 3D 打印机优异的打印精度、温和的光固化细胞友好特性，研究团队将临床 MRI 影像数据转化为 GelMA‑胶原蛋白载细胞血管结构体，高度还原颈动脉分叉真实解剖形态，同时实现平滑肌细胞基质包埋与管腔内皮细胞完整覆层；结合体外灌流培养，成功复现不同血流剪切应力下内皮细胞形态、炎症应答的区域差异性，搭建起可用于动脉粥样硬化力学生物学机制探究的功能性体外研究平台，为血管疾病建模、药物评价提供全新技术手段。瑞典 CELLINK 专注生物 3D 打印技术研发，上海迹亚国际商贸有限公司作为 CELLINK 国内代理商，承接全系列产品的销售、安装以及后期维护工作，为国内科研用户提供完整设备技术保障。