印机的分辨率限制了能被构造的血管结构的尺寸。最重要的是，工程灌注式血管管腔结构也是一个困难的挑战[ 120 ]。
最近，Chen和他的同事们展示了一种制备在体外的可灌注的血管网络，使用3D打印的牺牲模具（图3d）。不同于上述传统的生物打印技术方法，他们的方法可以制造血管模具的直径小到150μm，通过改变打印喷嘴的行进速度[ 121 ]。血管网的三维示意图是第一次用碳水化合物玻璃打印，然后这个格子被嵌入在一个单片的细胞外基质中。牺牲格子的化学稳定性和机械强度允许在广泛的细胞外基质交联过程中保持其结构的完整性，包括链缠结（琼脂糖），离子相互作用（海藻酸钠），酶活性（纤维蛋白），和蛋白质沉淀（基质胶）[ 121 ]。此外，它的光学透明性允许基质，如PEG水凝胶，通过光聚合交联，没有留下阴影残留[ 121 ]。一旦格子被嵌入，它被溶解，随着水的流入，网络结构暴露，留下空心的微流体通道，在这之中血管可以被构造。为了证明他们的模型的血管生成能力，他们共培养HUVECs和10T1 / 2小鼠成纤维细胞，嵌入到间质ECM中，导致单细胞和多细胞出芽从建立的血管中伸出进入凝胶中[ 121 ]。像Stroock的模型描述的那样，广泛的细胞，包括肿瘤细胞，可以嵌入在凝胶中，以探讨其血管生成能力。
Lewis和他的同事们进一步发展了一种新的3D生物打印技术，它结合陈的牺牲的模具方法和传统的逐层生物打印方法。通过共同印刷牺牲模具与两种生物墨水封装不同的细胞类型，他们能够制造异质性的组织结构，带有可灌注的微血管通道[ 122 ]。为他们血管通道的
模具，他们使用的Pluronic F127三嵌段共聚物，它能随着温度的改变在液态和胶状状态下可逆的转换[ 123 ]。他们可以改变这些模具的直径从45μm到500μm，通过改变打印压和喷嘴高度[ 122 ]。为了创建一个带血管的组织结构，易变的Pluronic F127首次直接打印在带有甲基丙烯酸改性胶原（GelMA）墨水的表面上，这些墨水封装有不同类型的细胞。打印的结构然后嵌入在纯GelMA墨水中以完全淹没该结构，最终的GelMA基质用紫外线光源进行末端交联。之后，易变的Pluronic F127在低温下液化和吸气，创建空心微流控通道可内衬内皮细胞。使用这种技术，Lewis和同事们建立了一个血管化组织结构，带有人类新生儿皮肤成纤维细胞和10T1 / 2小鼠成纤维细胞，在7天之后它表现出较高的生存能力[ 122 ]。像Chen的模型，这种技术可以控制微血管通道的几何形状，但在除了细胞的类型，同时这些细胞亚基的位置也可以通过共打印方法被控制的。打印一个完整的器官仍然遥远，但通过简单的修改，这个模型可以在设计三维细胞微环境方面形成更严格控制，以及提供一个关键的体外平台来研究伤口愈合，血管生成，和肿瘤新生血管的形成，所有这些都涉及在生理条件下的多种细胞类型[ 122 ]。
5、药物筛选的考量和未来发展方向以及纳米材料的应用
所有模型均允许观察血管生成以及展示的特点可以很容易地适应肿瘤生物学与肿瘤研究。不久的将来肿瘤血管生成模型的水凝胶参数优化筛选抗血管生成药物的潜在临床研究
。此外，应用这些模型研究癌症通过血管转移只需要稍微的调整设计。
改变内皮细胞的类型模拟淋巴管，因为癌细胞也可通过这个系统转移[ 124，125 ]。此外，流动培养基和间质基质的化学组成和该系统的细胞微环境是可以同时控制，这使得各种现象可以进行调查。还可以利用血管内皮细胞和肿瘤细胞不同的细胞类型。例如，EPCs可以被添加到培养基中在体外来研究它们的动员和招募到肿瘤间质，从而研究除了血管生成之外的肿瘤血管发生。
大多数合成水凝胶提供一个均一的微环境，各向同性的力学性能，但在体内的细胞暴露于与它们相互作用的ECM纤维网络中（如胶原蛋白和纤连蛋白）。两性肽的自组装形成的水凝胶已经获得了很大的普及，他们有能力以一个尺寸模仿天然细胞外基质的各向异性纤维的纳米形貌，这个电纺纤维不能 模仿[ 126–129 ]。最近的研究表明，这些水凝胶可以被调谐到创建一个血管生成和肿瘤生长的良好环境[ 130，131 ]。最近，开发了一种结合纤维自然基质的结构特征的和合成水凝胶的可调性的材料[ 132 ]。例如，Yu和他的同事开发了一种基于聚乙二醇（PEG）的水凝胶，带有胶原模拟肽，这是结合形成交联模拟胶原纤维的分层自组装[ 133 ]。结合先进复合材料像这样的材料，体外仿生模型可以考虑使模型在研究中肿瘤类型更具有生理上的相关性和特定性。
近年来，许多研究都在探索使用纳米材料用于癌症治疗和组织工程[ 134 ]。虽然大量的纳米材料被设计为癌症治疗和诊断工具（定义为theragnosis），这些疗法的发展仍主要是在传统的二维或体内动物模型。然而，正如在介绍中讨论的，二维培养系统不能复刻天然的
3D微环境，而体内模型仍有局限性。因此，许多三维工程肿瘤模型，它们有缩小二维培养系统和体内异种移植模型之间的差距的潜能，已经被用为一个平台来评估纳米材料的治疗效。例如，Jia和同事已经开发水凝胶衍生的前列腺癌模型，以评估阿霉素（DOX）加载的纳米粒的治疗效果[ 135 ]。他们准备了基于HA的水凝胶，封装有NCAP前列腺癌细胞，作为一个三维工程化肿瘤模型。他们也产生了DOX 加载的纳米颗粒，由两性聚合物链组成（亲水PEG链和疏水性聚酯基环吊坠），它们可以在水溶液中自组装。他们观察到培养在HA水凝胶中的细胞表达较高水平的多药耐药（MDR）蛋白，与培养在2D单层的细胞相比，导致更高的耐DOX加载纳米颗粒。扎曼和他的同事们利用一个三维肿瘤模型，通过肿瘤多细胞球体（MTS）封装入水凝胶而建立，来研究肿瘤的生物学行为和评估对抗肿瘤药物在纳米颗粒中的药理活性的反应。他们的MTS是用MDA-MB-231细胞和儿科骨肉瘤（U2OS）细胞制备的，被封装在胶原水凝胶中[ 136 ]。此外，他们通过水包油微乳液产生紫杉醇加载的膨胀纳米粒子（Pax- eNP）。他们的Pax- eNP有效地预防肿瘤球在3D微环境的生长，相比于没有药物的对照组。这些研究表明，三维设计的水凝胶可以提供一个在体外肿瘤模型与生理学相关药物的耐药性来评价在临床前水平基于癌症治疗的纳米材料的疗效。作为运输的管道进入肿瘤部位提供额外的药物屏障，体外仿生血管模型可以概括这一挑战与耐药相结合通过三维工程肿瘤模型模仿。
如上所述，肿瘤相关血管有独特的特点，如高渗透和曲折的血管
组织。最近，这些肿瘤相关血管的特点，称为增强渗透和滞留（EPR），已经显示有可能被利用的有针对性的药物递送[ 137，138 ]。然而，对EPR效应的程度有很大的差别根据肿瘤的不同类型，位置，和阶段[ 139 ]。此外，血管渗漏有显着的异质性，即使在单一肿瘤类型，这取决于血管结构，在体内模型这是难以控制的[ 139 ]。设计强大的，仿生的三维体外模型将使研究人员在受控环境中测试纳米粒子。一种产生更多有关生理模型，利用肿瘤相关内皮细胞，这些细胞表现出独特的性能，如增加通透性，抗药性，对肿瘤细胞的粘附，血管生成活动，和活力[ 6，140，141 ]。另一个考虑可控制在体外模型的血管泄漏，通过使用已被证明能增加血管通透性的纳米颗粒，如氧化铁或钛白粉，要发展一种增强药物传递的策略。最近的研究显示这些纳米颗粒可以诱导内皮细胞泄漏，通过活性氧细胞的生产或直接破坏[ 142-144 ]。这些纳米粒子可以延长EPR效应的局限性的程度将是一个有趣的话题，显然受益于采用先进的体外血管模型，基于本文讨论的优点。 6、结论
三维培养模型提供细胞-细胞和细胞-基质相互作用，可以影响形态学，基因表达谱，耐药和多种癌细胞类型其他行为，这些表现不会在二维培养系统中发生。水凝胶提供一个强大的平台，可以微调并归纳癌症和血管生成的微环境，许多研究使用自然或合成高分子水凝胶已成功地从内皮细胞引导向血管形成。它还提供了良好的微环境用于肿瘤生长，水凝胶常用在内皮细胞侵袭试验和主动脉环实验中来检测