3D打印出可工作心臟組織能正常搏動泵血嗎？3D打印生物材料是什么？3D打印心臟技術發展前景

• 2019年8月6日 WuYaNan來源：東方網 648 37
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8月2日，美國研究人員在《科學》雜志撰文稱，他們使用FRESH技術，已成功3D打印出可正常工作的心臟“零件”。借助這項技術，可設計打印從毛細血管到整個器官的人類心臟組件，向打印可正常工作的心臟邁近一步。

3D打印出可工作心臟組織能正常搏動泵血嗎？3D打印生物材料是什么？3D打印心臟技術發展前景

8月2日，美國研究人員在《科學》雜志撰文稱，他們使用FRESH技術，已成功3D打印出可正常工作的心臟“零件”。借助這項技術，可設計打印從毛細血管到整個器官的人類心臟組件，向打印可正常工作的心臟邁近一步。

3D打印心臟技術發展前景

不久前，3D打印首個心臟完成，目前細胞可收縮，但還不能像人體心臟一樣征程搏動泵血，但3D打印心臟技術可視化醫療的重大飛躍，其能為心臟病醫生與外科專家帶來便利，更好地提高診斷能力，因而引發了業界廣泛熱議，這也使得3D打印的概念再次受到人們關注。

不久前，OFweek3D打印網曾經報道了一個醫療業里程碑式的案例，一位美國的醫學手術專家成功利用3D打印技術模擬脾動脈血管來拯救垂死病人的例子。可以預見，隨著3D打印在醫療行業的不斷引入，這將極大的改變以往傳統醫療方式，轉為依靠科技手段來實施更加精準，風險更小的高難度手術，無疑這是不光是對傳統醫療的極大輔助。

美國一家兒童醫院的先天性心臟病專家通過將CT(計算機斷層掃描)和3DTEE(3D經食道超聲心動圖)兩種技術結合在一起，成功地打印出了更為精確的3D打印模型，隨著醫學的發展，3D打印心臟模型已經從前沿技術變得普及，不過提高對心臟結構和特征的可視化水平仍舊是醫學界致力研究的領域。

心臟：

心臟是脊椎動物身體中最重要的器官之一，主要功能是為血液流動提供動力，把血液運行至身體各個部分。人類的心臟位于胸腔中部偏左下方，體積約相當于一個拳頭大小，重量約250克。女性的心臟通常要比男性的體積小且重量輕。

心臟的作用是推動血液流動，向器官、組織提供充足的血流量，以供應氧和各種營養物質，并帶走代謝的終產物(如二氧化碳、無機鹽、尿素和尿酸等)，使細胞維持正常的代謝和功能。

心臟在什么位置?

人的心臟外形像桃子，位于橫膈之上，兩肺間而偏左。

心臟由心肌構成，左心房、左心室、右心房、右心室四個腔組成，其中左心室內壁是最厚的，這四個腔分別是體循環，肺循環的必經之路。

左右心房之間和左右心室之間均由間隔隔開，故互不相通，心房與心室之間有瓣膜(房室瓣)，這些瓣膜使血液只能由心房流入心室，而不能倒流。

3D打印生物材料是什么?

膠原蛋白是一種非常理想的3D打印生物材料，因為它幾乎構成了你身體的每一個組織。3D打印之所以如此困難，是因為它一開始是液態的——所以如果你想在空中打印它，它只會在你的構建平臺上形成一個水坑。所以我們開發了一種技術來防止它變形。

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構。這些結構的精細度可達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。

不僅限于膠原蛋白，纖維蛋白、藻酸鹽、透明質酸等多種軟性凝膠均可采用FRESH技術進行3D生物打印，為組織工程提供了一個強大、適應性強的平臺。重要的是，研究人員還開發了開源設計，這樣幾乎任何人，從醫學實驗室到高中科學班，都可以構建并獲得低成本、高性能的3D生物打印機。

延伸閱讀：

3D打印出全球第一顆完整心臟

以色列特拉維夫大學的研究人員宣布他們已用 3D 打印技術，利用取自病人自身的人體組織，打印出了全球第一個完整的心臟。這是世界上第一顆具備細胞和血管的 3D 打印心臟，它的問世有可能成為心臟病治療領域的巨大進步。

研究人員耗時 3 小時左右打印出來的心臟和一個櫻桃差不多大，相當于兔子心臟的大小，但它擁有清晰的血管脈絡。

目前，心血管疾病是人類的第一殺手，而心臟移植是病情嚴重患者幾乎唯一的選擇。由于遲遲沒有合適的器官，許多患者只能在等待中，迎來生命的終結。

研究人員從患者身上采集了脂肪組織，并且將其中的細胞和非細胞物質分離開來。分離出的細胞隨后與特制的打印材料混合到一起，打印出適合患者的心臟組織，不會產生免疫排斥反應。

目前，這顆心臟里的細胞可以收縮，但不能像正常心臟一般搏動泵血。這也是研究人員們下一步的主攻方向。按計劃，他們想在 1 年多后開啟動物實驗，研究這種人造心臟用于器官移植的可行。

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