导语

在生物医学光子学研究中，血管模型（Vascular Phantoms）是验证光学成像系统、研究血流动力学的关键工具。然而，传统制造方法要么成本高昂，要么难以构建精细的3D结构。韩国延世大学Byungjo Jung教授团队近期在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》发表了一项令人耳目一新的研究——他们竟然用"软糖"（Chewy Candy）作为可溶解核心材料，成功制造出高精度的三维硅胶血管模型！这一"甜蜜"的创新不仅大幅降低了制造成本，更为复杂血管结构的快速构建开辟了新途径。

Yu H, Kim C, Ko D, Jung B. Fabrication of silicone vascular phantoms using chewy candy as a dissolvable core material: Feasibility study.J Innov Opt Health Sci. 2026;19(2):2650002.

https://doi.org/10.1142/S1793545826500021

正文：从厨房到实验室的跨界创新

1. 为什么选择软糖？

传统血管模型制造面临诸多挑战：3D打印的熔融沉积成型（FDM）技术存在"阶梯效应"，导致表面粗糙；水溶性支撑材料可能在溶解过程中产生不可预测的反应；而精细弯曲的血管结构更是难以实现。

研究团队将目光投向了非晶态固体（Amorphous Solid）——软糖。这种由糖加工而成的材料具有独特的玻璃化转变温度（Tg）：低于Tg时呈硬脆的玻璃态，高于Tg时则转变为柔软有弹性的橡胶态。这一特性使得软糖可以被加热挤出成型，冷却后又能保持稳定的结构。

图1：展示软糖血管模型（CCVM）的制造流程——从3D打印支撑结构、软糖棒挤出、组装成Y型和H型血管模型，到硅胶包埋、溶解、最终形成空心血管通道的全过程。该图清晰展示了这一创新方法的完整工艺流程。

2. "甜蜜"的制造过程

研究团队选用韩国Crown公司的MyChew软糖作为原料，配合中链甘油三酯（MCT）油作为防粘剂，在10°C低温下通过注射器将熔融软糖挤出成不同直径（0.26 mm、0.65 mm、2.62 mm）的圆柱形棒材。这些软糖棒被手工组装成Y型（1进2出）和H型（2进2出）的三维血管结构，模拟真实的血管分叉和吻合。

关键的创新在于温度控制：整个包埋和固化过程均在低于软糖Tg的温度（10-15°C）下进行，使用室温硫化（RTV）硅胶（KE-1606）作为包埋材料。固化完成后，只需将模型浸入沸水中30分钟，软糖核心即可完全溶解，留下光滑的空心血管通道。

图2：展示实际制造过程中的模具、支撑结构、组装好的软糖血管模型、硅胶固化后的状态，以及最终透明的硅胶血管模型（SVP）实物照片。读者可直观看到Y型和H型结构的清晰血管通道。

3. 精度验证：从形态到功能

形态学评估显示，0.65 mm直径的血管通道在四个不同位置的平均水平直径为0.62 mm，误差小于5%，证明了极高的尺寸一致性。OCT（光学相干断层扫描）成像进一步验证了通道的椭圆截面形态和内部光滑度。

功能评估采用“激光散斑对比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）”技术。研究团队使用蠕动泵驱动流体通过透明SVP，在0-50 RPM不同流速下采集散斑图像。结果显示：

• Y型SVP：由于单入口双出口结构，流速呈现均匀递增

• H型SVP：中间桥接通道与两侧进出口通道呈现明显不同的流速分布

更有趣的是，研究团队还制造了光学特性模拟SVP——在硅胶中添加印度墨水和TiO₂以模拟生物组织在850 nm处的吸收和散射特性（μa = 0.1022 mm⁻¹, μs' = 2.2189 mm⁻¹）。激光散斑成像成功检测到深度超过5 mm的血管通道内的血流信号，证明了该方法在模拟真实生物组织光学特性方面的潜力。

图5：激光散斑对比图像展示Y型和H型透明SVP在不同流速（0-50 RPM）下的血流动力学变化。图像直观显示了两种结构的不同流速分布模式，体现该模型在血流动力学研究中的应用价值。

主要创新点

应用前景

这项"软糖技术"展现出广阔的生物医学光子学应用前景：

1.光学成像系统校准：为OCT、光声成像、近红外光谱等无创光学血管成像技术提供低成本、可定制的标准化模型

2.血流动力学研究：可构建患者特异性血管结构，模拟动脉粥样硬化、血管畸形等病理状态下的血流模式

3.医学教育与手术训练：透明硅胶模型便于观察流体动态，适合用于血管介入手术模拟培训

4.微流控芯片制造：超细通道（<0.3 mm）的制造能力可扩展至器官芯片（Organ-on-a-Chip）领域

5.未来自动化潜力：研究团队展望，通过精确温控挤出技术，可将此手工工艺升级为自动化3D打印系统，实现更复杂的多分支、变直径血管网络制造

结语

从土耳其传统美食"Pişmaniye"（丝状糖）的制作工艺中获得灵感，延世大学团队用一块普通的软糖，为血管模型制造领域带来了"甜蜜"的革命。这项研究不仅提供了一种成本低廉、操作简便、环保安全的替代方案，更展示了跨学科思维在生物医学工程中的强大力量——有时候，最创新的解决方案就隐藏在日常生活中。

通讯作者简介

Byungjo Jung

韩国延世大学（Yonsei University）生物医学工程系教授，其研究方向为生物医学光子学、光学成像技术、血管模型制造。长期从事光学相干断层扫描（OCT）、激光散斑成像等技术的临床转化研究，致力于开发新型生物组织模拟材料与成像验证平台。

版权声明：

本文由《创新光学健康科学杂志（英文）》编辑部负责整理翻译。中文内容仅供参考，一切内容请以英文论文为准。欢迎转发分享本文，如需转载，请留言或联系jiohs@mail.hust.edu.cn。