肺静脉狭窄（PVS）是一种罕见的疾病，其特征是一或多个肺静脉（PVs）的管腔逐渐减小。先天性PVS发生在约0.4%的先天性心脏病（CHDs）中。在儿科患者中，PVS通常是一种具有攻击性的疾病，其特征是肺静脉的新生内膜阻塞，导致肺动脉高压、右心衰竭和死亡。在成人中，获得性PVS在房颤射频消融术后越来越被报道（1-1.5%的发病率）。虽然消融后PVS通常导致的发病率和死亡率低于先天性类型，但这些获得性心脏病仍然可能非常症状明显，伴有呼吸困难，甚至咯血。

迄今为止，PVS的治疗策略包括手术、经导管干预（如球囊扩张术和支架植入术）、药物治疗和肺移植。然而，这些临床努力面临许多重大挑战，包括PVS在解剖学干预（即再狭窄）后的复发，以及疾病向以前未受影响的血管进展。在狭窄的PV中进行经导管支架植入术通常会受到在支架内发生再狭窄的困扰（12个月时无>50%再狭窄的自由率为37 ± 10%) 已建立的PVS治疗方法取得了有限的成功和混合结果，这激励了研究以开发新的和/或更有效的疗法。对PVS中粥样斑块闭塞性病变发病机制的研究已经确定，由正常血管细胞（内皮-间充质转化，EndMT[14])的转化/去分化和肌成纤维细胞样细胞的增殖介导的内膜增生是PV阻塞的主要机制。通过靶向和调节这些病理生理过程中的信号通路（例如，酪氨酸激酶阻断可以研究PVS的新疗法。)。

在各种化疗药物中，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制剂西罗莫司最近在治疗PVS方面表现出希望，无论是作为预防性治疗还是减少支架内狭窄，通过靶向血管细胞增殖。西罗莫司（雷帕霉素）在PVS患者中的治疗，无论是通过全身给药还是通过药物洗脱支架，都被报道在减缓PVS/支架中的新生内膜增生和改善中度至重度狭窄的婴儿和儿童的存活率方面有效。然而，许多接受支架植入的患者需要再次干预，一些患者出现闭塞情况，另一些患者则因持续的狭窄需要移除支架。其他担忧，如免疫抑制副作用，在PVS患者中使用更高剂量的雷帕霉素疗法已被提出。此外，长期的雷帕霉素治疗已被证明会降低内皮细胞的活力和功能；然而，内皮损伤的分子和细胞机制尚未完全研究清楚。

研究中用于评估磁性纳米颗粒（NP）在分叉肺血管中对内皮靶向的实验设计的示意图。

阻碍PVS机制和疗法深入分析的一个关键限制是实验模型不理想，特别是在体外平台上，这些平台无法忠实地模拟疾病的复杂病理生理学。在这项研究中，我们利用基于数字光处理（DLP）的3D生物打印技术和灌注生物反应器系统开发了一种新型的稳健体外平台，以研究PVS。利用生物打印技术，可以根据从MRI或CT扫描等医学成像技术中获得的数据，以可重复的过程制造精确且可调节的患者特异性组织模型。而DLP模式的增强制造速度使得3D模型的大规模制造成为可能，从而实现不同疗法的高通量筛选。此外，将药物偶联到超顺磁铁氧体纳米颗粒（SPIONs）上，用于评估通过外部磁场将雷帕霉素靶向输送到损伤部位（狭窄）的药物递送。通过人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）对生物打印的分叉PV-like通道进行内皮化，并在生理流速下灌注。这项工作的结果可以建立一个高通量和高度可调节的体外模型，作为研究使能平台，以揭示PVS病理生理学的细胞和分子机制，并为PVS和血管缺陷开发新的或更有效的药物治疗提供独特的机会。以及提供一个独特的机会来开发用于PVS和血管缺陷的新或更有效的药物治疗。以及提供一个独特的机会来开发新的或更有效的药物治疗PVS和血管缺陷。

弹性模量（Young's模量）（E），反映生物打印模型的刚度，是通过微观力学测试系统（Mach-1，Biomomentum Inc.，魁北克，加拿大）和线性接触力学来测量的，如之前所述。在生物打印的外表面（n = 6）和PV通道的内表面（n = 10）上进行了微硬度测试。使用了一个500 µm的球形压头，压入深度为100 µm，速度为2 µm s−1。刚度（S) 是根据每组力-位移卸载曲线初始5-20%线性趋势线的斜率计算的。

生物打印结构的质量（精度和再现性）定量定义的一些关键方面是生物打印可打印性（即打印精度）和打印支架的机械性能。打印的PV结构的结构精度测量表明，与CAD模型相比，长度（l）、宽度（w）、高度（h）以及打印通道直径（d）和圆度（c）的精度。

对3D生物打印制造的肺静脉（PV）模型的保真度、机械性能和孔隙结构进行表征。

A) 根据临床数据生成的计算机辅助设计（CAD）的分叉PV几何形状（i,ii），并使用数字光处理（DLP）生物打印机（iii）进行打印，制造出具有一个入口和两个出口的明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）基水凝胶结构（iv）。(i) 和 (iv) 中的底部插图是侧视图，显示了入口和出口。比例尺代表5毫米。

B,C) 通过测量各种结构参数并将其归一化为CAD模型中相应的参数，来量化制造的PV模型的打印保真度（n = 3）。参数包括长度（l）、宽度（w），以及3D结构（B）的高度（h），还有通道的直径（d）及其圆形度（c）（C）。

D）对生物打印模型（i）进行了微硬度测试，以量化不同区域（ii）的构建弹性模量，包括构建的顶部和底部，以及通道的腔内表面（n = 6）。E,F）扫描电子显微镜（SEM）对生物打印的PV构建进行了测试，以评估孔隙结构（E），并进一步在孔径分布直方图中定量（n = 4）（F）。测得平均孔径为124.9 µm2。

G）SEM成像还揭示了生物打印血管的表面形貌和分层结构。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001

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