糖粉是萊斯大學食譜中的特殊成分，用于模仿人體在實驗室生長的組織中錯綜復雜的分支血管。

在今天發表在《自然生物醫學工程》雜志上的研究中，賴斯生物工程師表明，他們可以通過用3-D打印糖的模板創建復雜的血管網絡，在相對較大的構建體中使密集包裝的細胞存活兩周。賴斯布朗工程學院生物工程研究生Ian Kinstlinger說：“ 工程化與臨床相關的組織的最大障礙之一就是將一個大的組織結構與數以億計的活細胞包裝在一起。” “在如此大的組織中為所有細胞提供足夠的氧氣和營養，這是一個巨大的挑戰。”

Kinstlinger解釋說，大自然通過復雜的血管網絡的發展解決了這個問題，該網絡通過我們的組織和器官以類似于樹枝的方式編織。隨著血管從中央軀干分支出來，血管的厚度同時變小，但數量卻增加，從而使氧氣和營養物質有效地傳遞到整個身體的細胞。

金斯特林格說：“通過開發模仿自然存在的血管網絡的新技術和新材料，我們已經接近可以為足夠數量的細胞提供氧氣和營養以達到有意義的長期治療功能的地步。”

糖的模板在研究實驗室的合著者Rice的生物工程助理教授Jordan Miller的實驗室中用開源的，經過修改的激光切割機進行了3D打印。

米勒說：“我們在這里開發的3D打印工藝就像制作非常精確的焦糖布丁一樣。”他的最初靈感來自該項目的精致甜點。

米勒說，復雜而細致的結構是通過選擇性激光燒結實現的，這是一種3D打印工藝，將微小的粉末顆粒融合成固體3-D物體。與更普通的擠出3-D印刷(通過噴嘴沉積材料的熔融線)相反，激光燒結通過在干燥粉末填充床上的小區域輕輕熔化和融合來進行工作。他說，擠壓和激光燒結一次都可以形成一個3-D形狀的一個2-D層，但是激光方法可以生成結構，否則這些結構如果被擠壓則很容易塌陷。

米勒說：“存在某些架構，例如懸垂結構，分支網絡和多血管網絡，這些在擠出印刷中確實無法很好地完成。”他在博士后期間演示了使用3-D擠出打印機進行糖模板制作的概念。在賓夕法尼亞大學學習。米勒(Miller)在2013年加入萊斯(Rice)后不久就開始從事激光燒結方法的研究。

他說：“選擇性激光燒結使我們在所有三個維度上都擁有更多的控制權，使我們能夠輕松訪問復雜的拓撲結構，同時仍保留糖材料的效用。”

糖在創建血管模板方面特別有用，因為它在干燥時很耐用，并且可以快速溶解在水中而不會損壞附近的細胞。為了制造薄紙，Kinstlinger使用一種特殊的糖混合物來印刷模板，然后用液體凝膠中的細胞混合物填充印刷糖網絡周圍的體積。凝膠在數分鐘內變成半固體，然后糖溶解并沖走，留下了養分和氧氣的開放通道。

Kinstlinger說：“這種方法的主要好處是我們可以快速生成每種組織結構。” “我們可以在不到五分鐘的時間內創建出一些迄今為止最大的組織模型。”

米勒說，這項新研究回答了兩個重要問題：哪些糖可以燒結成連貫的結構，什么計算算法可以衍生出模仿自然界中發現的復雜的分支架構?

與研究系統Nervous System合作創建了在研究中生成樹狀血管結構的計算算法，該系統使用計算機仿真制作受自然界圖案啟發的獨特藝術品，珠寶和家庭用品。

《神經系統》的聯合創始人兼創意總監，研究合著者杰西卡·羅森克蘭茨(Jessica Rosenkrantz)說：“我們正在使用受自然啟發的算法來創建組織的功能網絡。” “由于我們的方法是算法性的，因此有可能創建針對不同用途的定制網絡。”

在創建了以這些可計算生成的血管結構圖案化的組織后，研究小組展示了通道內內皮細胞的播種，并致力于研究周圍組織中生長的細胞(包括稱為肝細胞的嚙齒動物肝細胞)的存活和功能。肝細胞實驗是與華盛頓大學(UW)生物工程師和研究合著者凱利·史蒂文斯(Kelly Stevens)合作進行的，凱利·史蒂文斯(Kelly Stevens)的研究小組專門研究脆弱的細胞，眾所周知，這些細胞很難在體外維持。

史蒂文斯說：“與許多其他生物打印技術相比，這種方法可以與更廣泛的材料混合物一起使用。” “這使它具有難以置信的通用性。”

Miller說：“我們證明了通過3D血管網絡進行灌注使我們能夠維持這些大型的肝樣組織。盡管維持肝細胞功能仍然存在著長期的挑戰，但能否產生大量組織并維持細胞在這些卷中有足夠的時間來評估其功能是向前邁出的令人振奮的一步。”