3D打印出真實人類心臟組織

據(jù)美國《每日科學》網(wǎng)站近日報道，美國研究人員在《科學》雜志上撰文稱，他們使用“懸浮水凝膠自由形式可逆嵌入”(FRESH)技術(shù)，用膠原蛋白成功3D打印出可正常工作的心臟“零件”，這項突破性技術(shù)向3D打印全尺寸成人心臟邁近了一步。

包括心臟在內(nèi)的所有人體器官，都構(gòu)建在名為細胞外基質(zhì)(ECM)的生物支架上，過去科學家們嘗試打印ECM，但一直受到組織還原度和精細度低下的制約。

膠原蛋白存在于人體的所有組織中，是一種非常理想的3D打印生物材料。但它一開始是液態(tài)的，在嘗試3D打印的過程中，會變成類似果凍的膠質(zhì)。

研究人員開發(fā)了FRESH技術(shù)來防止其變形。FRESH可以讓膠原蛋白在凝膠支撐槽中逐層疊加，然后通過從室溫到體溫的加熱，把支撐槽融化，從而得到一個完好的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的精細度可達20微米，可嵌入活體細胞和毛細血管。借助這一方法，可設(shè)計打印從毛細血管到整個器官的各種尺度的人類心臟組件。

該研究發(fā)現(xiàn)FRESH3D生物打印的心臟準確地再現(xiàn)了由微型計算機斷層掃描確定的患者特異性解剖結(jié)構(gòu)。打印的人心肌細胞的心室顯示同步收縮，定向動作電位傳播，以及在收縮峰值期間壁增厚達14%。

研究人員還表示，新技術(shù)制造出來的結(jié)構(gòu)可以“大大提高細胞活力”，并促進新血管的生成。從長遠來看，這項技術(shù)將來有可能被用于打印心臟或其他器官——全球有數(shù)百萬人需要進行心臟移植。

當然，實現(xiàn)這一目標還面臨諸多挑戰(zhàn)，包括：生成生物打印大型組織所需的數(shù)十億個細胞;遵守監(jiān)管程序，以便在動物以及最終在人身上進行試驗。

(記者劉霞)

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