科技日報北京7月22日電 在一塊比郵票還小的微型芯片上，研究人員利用磁力輕輕“拉一拉”血管，便能引導毛細血管朝著預定方向生長。據最新一期《美國國家科學院院刊》報道，美國麻省理工學院構建了一種“芯片上的血管”模型，並借助磁力施加機械刺激，實現了對毛細血管生長方向、長度和數量的精准調控，為實驗室構建具有完整血管網絡的工程化組織提供了新方法。

人體最細的毛細血管僅有一根發絲直徑的1/34，血細胞只能排成單列通過。它們承擔著向組織輸送氧氣和營養物質的重要任務。沒有血管網絡持續輸送氧氣和營養，再逼真的人工組織也難以真正發揮功能。

此次構建的“芯片上的血管”模型由一條利用人體血管內皮細胞生成的中央動脈組成，周圍包裹著富含營養物質的膠原蛋白凝膠，凝膠內嵌入一枚微型磁體。團隊利用外部磁體驅動凝膠中的微型磁體前后移動，使中央動脈反復受到輕柔的機械拉伸。

實驗發現，這種反復的機械刺激能夠促進中央動脈萌發新的毛細血管。改變拉伸方向，新生血管會隨之調整生長方向，而改變拉伸幅度，則能夠控制新生血管的數量和長度。當凝膠被拉伸約5%時，會萌發更多毛細血管﹔拉伸幅度增加到15%時，新生血管數量有所減少，但長度明顯增加。

過去，構建人工血管主要依靠生長因子等化學信號，或利用3D打印等技術，但這些方法難以精確控制血管生長位置和形態。相比之下，新方法利用可精確調控的機械刺激，為構建規則、有序的微血管網絡提供了新的技術路徑。

團隊還進一步揭示了其中的生物學機制。他們利用基因編輯技術抑制內皮細胞中的PIEZO1基因后重復實驗，結果發現，新生血管數量明顯減少。PIEZO1基因編碼一種對機械壓力敏感的離子通道，實驗表明，機械刺激正是通過激活這一離子通道促進血管生成。

目前，這項技術仍處於原型驗証階段。下一步，團隊將嘗試利用這一技術構建能夠為人工組織和器官供血的有序血管網絡，同時研究精確調控血管生長對人工肌肉功能的影響。

【總編輯圈點】

這項研究顛覆了傳統構建人工血管的思路。盡管尚處原型驗証階段，但其將物理力學與血管生物學深度融合，不僅解決了人工組織難以得到血管供養的瓶頸，還揭示了一個重要離子通道可扮演“傳感器”這一關鍵角色——這為未來再生醫學開辟了一條簡潔、高效且可量化的技術路徑。可以預想，從體外構建血管化組織，到器官芯片藥物篩選，再到探索腫瘤血管生成等領域，均有望受益。 （記者張佳欣）