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人體仰賴微血管將氧氣與營養送到身體組織，以維持正常的生理功能。為研究微血管相關的病理學與生理學，如炎症、癌症轉移、血管新生、血腦障壁、肺泡氣體交換等機制，科學家嘗試模擬生物體的結構、 製造立體的仿生微血管網路，作為重要的生物研究平臺。近期，由中興大學機械工程學系特聘教授王國禎率領團隊發表了一種模擬體內血管生成的新製程，成果遠比過往的製程更加精細，製備所得的微血管網路可應用於藥物篩選。成果刊登於《材料與設計》（Materials and Design）期刊，並榮登為期刊封面。

微血管系統在不同的器官組織間會有許多不同變化，根據功能的差異，各器官所分布的微血管也會有各自不同的特性。舉例來說，肺泡作為氣體交換的重要結構，微血管直徑平均僅有7.5微米（μm）、長達14.4 μm；而腎小球的微血管配置也與過濾功能有關聯。現階段材料科學家以晶片模擬微血管的系統，主要以隨機形成的微血管網絡，或者僅能構建大於50 μm的血管，兩者都不符合生物體內微血管實際的生長分布狀況。因此，如果成功開發出可以設定微血管結構，調整細部參數如管徑與分支的微血管模型，將成為相關研究的重要突破。

有鑑於此，團隊研發出一種全新製程，利用血管內皮細胞包覆的特性，製備體外的微血管晶片。團隊模仿身體內血管生成方法，首先在預計形成微血管的部位組建細胞外空間，讓血管內皮細胞（endothelial cell）有空間可以形成管道。再採用支架包裹策略（scaffold-wrapping strategy），透過軟微影技術（soft lithography）先製造一個纖維蛋白支架（fibrin scaffold），然後培養血管內皮細胞包覆該支架，並且將它封裝在水凝膠（hydrogel）中。在確認血管內皮細胞已經完整包覆後，就可以應用血纖維蛋白溶解酶（plasmin）溶解 纖維蛋白支架，因而留下具有細小血管腔的微血管系 統。使用這種策略生成的微血管管徑小於30 μm，而且 可以根據研究需求設計所需要的結構。由於過程中使用的纖維蛋白質支架成形簡單，只需透過更改軟微影技術的遮蔽與光阻厚度就可以增加血管網絡的規模、 減小血管管徑，依據研究的需求做出進一步的調整。

王國禎過去與研究團隊共同開發了多項專利，例如修飾非平面電極的方法及含有該電極的晶片、粒線體萃取裝置、可撓防偽標籤的製作方法、無酵素葡萄糖檢測晶片、用於檢測定量B型肝炎病毒的平臺及方法等。近期團隊發表的微血管晶片新製程將可以應用於藥物篩選，以了解藥物對於人體血管的穿透性以及相對應的效用，並作為細胞實驗到動物實驗間的第二道篩選流程，減少對於動物實驗的依賴性，也有助於篩選與微血管相容性不佳的藥物，應用的空間十分廣泛，備受國際矚目。

新聞來源
1. Lin, Y. T. et al. (2023). Fabrication of perfusable microvessel networks by mimicking in vivo vasculogenesis using a novel scaffold-wrapping method. Materials & Design, 227, 111707.
2. 中興大學研發處。（2023年4月24日）。【公關組】興大王國禎教授微 血管晶片研究 獲選《材料與設計》國際期刊封面。中興大學。https:// www.nchu.edu.tw/news-detail.php?id=55433