伍斯特理工学院研究人员丁永辉的工作为心脏搭桥移植手术指明了新方向
2025年12月9日
在实验室中，丁永辉将一根仅1厘米长、直径约2至3毫米的半透明管状物举到光线下，其外观如同拆解圆珠笔后残留的细小部件。由于尺寸微小，管壁表面的沟槽与通道难以肉眼辨识，但这些微观纹理却代表着一项突破性进展——这位伍斯特理工学院生物医学工程系助理教授认为，该技术未来或能大幅改进心脏搭桥手术。
在《先进医疗材料》期刊新发表的论文中，丁永辉与西北大学研究团队报告称，他们开发出一种快速3D打印工艺：采用可生物降解"墨水"结合光照技术，制造出带有沟槽与通道的管状可植入支架。这些纹理为细胞迁移提供了路径，使细胞能在支架表面有序排列，这是心脏血管再生的关键步骤。
"这项研究的目标是再生动脉而非简单替换，"丁永辉表示，"要实现该目标，必须开发能暂时支撑组织生长、并引导新细胞形成功能性健康血管的移植体。"
该研究旨在改善美国主要公共卫生挑战之一——心脏病的外科治疗。心肌梗死的主要成因是供应心脏的血管发生阻塞，常见外科治疗方案为冠状动脉搭桥术，即通过移植静脉或合成导管绕过阻塞部位，恢复心脏正常血流。
"许多人需要搭桥手术，我们的研究有望产出更优移植体，从而改善患者健康效果。"
为优化移植手术，研究团队聚焦于构建更优临时移植体。其工作核心是一种名为多尺度显微3D打印（MµCLIP）的创新工艺。利用丁实验室特制3D打印机，研究人员将液态聚合物逐层沉积于平板，精细构建管状结构，同时使用紫外线在成形过程中投射特定图案。
柠檬酸盐基聚合物经固化后形成柔性可生物降解材料，管壁表面图案为血管内常见的内皮细胞与平滑肌细胞提供了迁移路径，促使细胞在管壁表面有序排列。对比实验表明，相比光滑支架，细胞在纹理化支架上迁移与排列效果显著更优。
除丁永辉外，伍斯特理工学院参与论文的作者还包括博士生付饶、博士后陈妮、研究员司彪，以及生物医学工程系助理教授魏正伦（同时担任马萨诸塞大学陈医学院兼职教员）。西北大学团队成员有再生工程中心主任、教授吉列尔莫·阿米尔，机械工程教授孙成，博士生埃文·琼斯及硕士生孙博远。
该研究体现了丁永辉在生物材料支架设计制造领域的专注方向，其目标是实现血管及肌肉骨骼等组织的再生。丁永辉于2023年加入伍斯特理工学院，此前在西北大学担任生物医学工程研究助理教授，其研究曾获美国心脏协会及国立卫生研究院资助。
"我特别热衷于具有科学突破性且能改善民众生活的转化医学研究，"丁永辉表示，"许多人需要搭桥手术，我们的研究有望产出更优移植体，从而改善患者健康效果。"
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