3D打印

3D打印出的心臟肌泵功能正常

ainet.cn   2020年07月20日

  美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員在最新一期《循環(huán)研究》雜志上發(fā)表報告稱,他們在實驗室中用人類細(xì)胞3D打印出了功能正常的厘米級人體心臟肌泵模型。研究人員稱,這種能夠發(fā)揮正常功能的心臟肌泵模型系統(tǒng)對于心臟病研究來說具有重要意義,而他們的成果向制造人類心臟這樣的大型腔室模型邁出了關(guān)鍵一步。

  使用3D生物打印技術(shù)制造類人體器官組織,是目前的一個研究熱點。此前,明尼蘇達(dá)大學(xué)研究人員曾嘗試?yán)萌祟愓T導(dǎo)多能干細(xì)胞來打印心臟肌泵模型。他們將多能干細(xì)胞重新編程為心肌細(xì)胞,然后使用專門的3D打印機(jī)在三維結(jié)構(gòu)中打印它們。由于不能達(dá)到使心肌細(xì)胞真正發(fā)揮作用的臨界細(xì)胞密度,他們一直未能創(chuàng)建出具有正常功能的心臟肌泵模型。

  此次,研究人員嘗試了一種新方法。他們優(yōu)化了由細(xì)胞外基質(zhì)蛋白制成的專用生物墨水,使其能夠促進(jìn)人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞增殖和心肌細(xì)胞分化,然后將這種生物墨水與人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞混合在一起,使用專門的3D打印機(jī)打印出類心臟腔室的有孔結(jié)構(gòu)。干細(xì)胞首先會在該結(jié)構(gòu)中擴(kuò)增,不斷提高細(xì)胞密度,然后再原位分化為心肌細(xì)胞。利用這種方法,研究人員在不到一個月的時間內(nèi)實現(xiàn)了提高心肌細(xì)胞密度的目標(biāo),從而使心臟肌泵模型具有了正常的心肌功能,能夠像人的心臟一樣跳動。

  這一心肌模型長約1.5厘米,是研究人員專門設(shè)計的。這樣的尺度很適合小鼠模型,可被放置于小鼠腹腔,用于進(jìn)行相關(guān)研究。

  研究人員指出,具有正常功能的心臟肌泵模型系統(tǒng)對于心臟病研究具有重要意義,他們的成果可能會對心臟研究產(chǎn)生變革性的影響。新模型會成為研究心臟功能的寶貴工具,用于追蹤心臟結(jié)構(gòu)在細(xì)胞和分子水平上的變化,研究心臟病藥物和療法的效果。

總編輯圈點

  3D生物打印,其主旨就是為了挽救數(shù)百萬需要替換器官患者的生命。為了避免宿主對器官產(chǎn)生排斥從而需要再次更換,科學(xué)家正在使用人類細(xì)胞,尤其是患者自己的細(xì)胞進(jìn)行人造器官打印。此次打印出的心臟尺寸,是適用于小鼠模型的,可能還需要很久,一個與人類心臟大小一致、功能相同并可消除排斥問題的3D打印心臟才可以真正為患者所用,屆時我們就可以說:3D生物打印技術(shù),真正填補(bǔ)了器官移植領(lǐng)域的空白。(來源:科技日報)

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