多年来，再生医学领域面临的最大障碍之一——从零开始培育新人体器官的科学——是需要创造一个循环系统来支持新组织和器官的生长。现在，来自北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的两名研究人员因创造了支持组织生成所需的定制血管的技术而获得认可。
你的血管很神奇。总的来说，一般成年人都有大约6万英里他或她体内的血管。这些血管——以及它们所输送的血液——是必不可少的。没有它们提供的氧气和营养，你的器官和组织就会死亡。没有它有效的(和高效的)将物质转移到全身的能力，你的免疫系统将无法工作。基本上，没有血管，就没有生命。
最小的血管——微血管——尤为重要。它们在你的循环系统中占了大约5万英里。他们无处不在。从历史上看，它们是非常非常难以重现的。
这就是弗朗西斯Ligler和麦克丹尼尔进来。
21世纪初，作为美国海军研究实验室(NRL)的一名研究员，利格勒开发了一种用于制造和塑造微米级连续纤维的设备和技术，并获得了专利。作为参照系，你头上的一根头发的宽度在40到50微米之间。利格勒的进步使用户可以用任何可以快速制成的聚合物来制造纤维。但这还不是全部。
“你可以设想任何你想要的结构，比如多层中空管，并修改设备以有效和连续地生产这种结构，”利格勒说，他现在是北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程系的兰普特聘教授。
这项专利技术带来了一个新问题:如果利格勒的进步可以用来制造微米级的定制空心管，那么它可以用来制造微血管系统吗?
利格勒和NRL的其他研究人员——包括一位名叫迈克尔·丹尼尔(Michael Daniele)的工程师——决定找出答案。
第一步是确定具有两个特殊特征的聚合物组合:它们需要与连续纤维制造过程兼容;它们不仅需要与人类细胞兼容，还需要促进细胞的生长和功能。
一旦丹尼尔确定了正确的材料，研究人员就开始制造多层微血管。这些微血管的每一层都被设计成执行不同的功能，就像人体内真正的血管一样。
制造过程本身就是一个重大突破。特定类型的人类细胞可以与用于微血管每一层的适当定制材料混合。随着微血管的建立，所有的混合物同时被聚焦到适当的层中。
这种高度复杂的结构通常看起来是这样的:在中心有一个中空的管子，它的壁上排列着内皮细胞，内皮细胞负责从周围组织中清除废物到将氧气和营养物质输送到血液中;下一层由嵌入平滑肌细胞的聚合物组成，平滑肌细胞使血管具有弹性而不失去其形状;第三层也是最后一层是嵌入细胞的聚合物，这些细胞产生纤维材料来物理支持血管。
“这三层是你期望在主要血管中看到的，比如你腿上的股动脉，”Daniele说，他现在是北卡罗来纳州立大学电子和计算机工程系以及联合生物医学工程系的助理教授。“但我们的技术可以改进;你不需要做所有三层。这一点很重要，因为我们身体中最小的血管——比如四肢的毛细血管——只由内皮细胞构成。”
在3月18日举行的颁奖典礼上，NRL对这两项研究成果进行了表彰。丹尼尔和利格勒将得到一份爱迪生奖因为他们创造血管的技术利格勒将获得另一项爱迪生奖，以表彰她在微米级连续纤维的创造和成型方面的工作。竞争激烈的爱迪生奖授予NRL的研究人员，这些研究人员已经获得了专利，被认为是重要的工业利益或对国防部运作的潜在影响。
这两项进展已经为一系列正在进行的研究计划奠定了基础，其中包括北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的许多研究计划。
- 利格勒正在研究的科程将微血管植入心脏干细胞，使心脏组织再生。“我们想知道心脏干细胞如何修复因心脏病发作而受损的心脏，”利格勒解释说。
- 利格勒也在研究问科尔伊丽莎白·洛博亚将微血管系统植入生成软骨和骨骼的干细胞中。罗博亚是北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的前研究员，现任密苏里大学工程学院院长。
- 丹尼尔正在进行一个项目，利用微血管技术来创造三维生物结构，模仿人类的血脑屏障。“如果我们能更好地了解血脑屏障，我们就能更好地开发和提供治疗中风、脑癌和其他目前需要我们直接通过头骨进入大脑的医疗问题的方法，”丹尼尔说。
- Daniele也在与斯特凡诺我，沃尔夫冈Baeumer与NRL的凯尔·德维托合作，利用微血管技术帮助创建一个完整的在体外人体皮肤模型。丹尼尔说:“创建这样一个模型可以帮助我们了解与化学物质或生物制剂如何通过皮肤进入血液有关的一系列问题。”
“微血管技术解决了创造新组织的关键障碍，并为评估新疗法提供了重要工具，”利格勒说。“这种可以连续生产且易于操作的微血管的可用性补充了北卡罗来纳州立大学在生物打印和干细胞组织再生方面的现有项目，并应使北卡罗来纳州立大学成为三维组织工程的国际领导者。”
