研究人員采用3D打印出一個(gè)厘米級(jí)的人體心臟泵

在一項(xiàng)突破性的新研究中，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員在實(shí)驗(yàn)室中3D打印出一個(gè)厘米級(jí)的人體心臟泵。這一發(fā)現(xiàn)具有重大意義，可能拯救美國每年60多萬人因?yàn)樾呐K病死亡的人。這項(xiàng)研究已經(jīng)作為封面文章發(fā)表在美國心臟協(xié)會(huì)的刊物《循環(huán)研究》上。

過去，研究人員曾嘗試過用多能干細(xì)胞3D打印處心肌細(xì)胞。他們將干細(xì)胞重新編程為心肌細(xì)胞，然后使用專門的3D機(jī)，將其在一個(gè)被稱為細(xì)胞外基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中打印出來。但問題是，至今沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)軣o法達(dá)到心肌細(xì)胞真正發(fā)揮功能的臨界細(xì)胞密度。

而在這次的新研究中，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員修改了過程，成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

研究團(tuán)隊(duì)一開始也采用傳統(tǒng)的方式3D打印心肌細(xì)胞，不出意料遭到了失敗。為此，他們優(yōu)化了由細(xì)胞外基質(zhì)蛋白制成的專用墨水，將墨水與人類干細(xì)胞結(jié)合，并使用ink plus細(xì)胞對(duì)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印。首先將干細(xì)胞在結(jié)構(gòu)中擴(kuò)展到高密度，然后再將其分化為心肌細(xì)胞。”

這個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了人類有史以來首次在不到1個(gè)月時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度，使細(xì)胞能夠像人類心臟一樣一起跳動(dòng)。

研究人員稱，這是心臟研究的一個(gè)重要進(jìn)展，它顯示了以一種細(xì)胞可以組織起來并正常工作的方式來3D打印心肌細(xì)胞的方法。這些細(xì)胞是相鄰分化的，然后再向心肌細(xì)胞分化，這更像是干細(xì)胞在體內(nèi)的生長方式。

在心肌細(xì)胞之前，3D打印已經(jīng)可以制造其他的許多器官了。比如說今年2月，加拿大的一組研究人員使用使用一種以纖維蛋白為基礎(chǔ)的生物墨水，與間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞（MSCs）一起注入皮膚創(chuàng)口，再用一種自己設(shè)計(jì)的手持3D打印機(jī)，可以直接在傷口上“打印”新的皮膚細(xì)胞來治療嚴(yán)重的燒傷。

之后的6月，中國四川大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功老鼠身上3D打印出人耳。

他們將由水凝膠顆粒和軟骨細(xì)胞組成的“生物墨水”注射到老鼠的背部，然后在墨水上投射出耳朵形狀的近紅外光。光使水凝膠顆粒粘在一起，層層發(fā)展成耳狀結(jié)構(gòu)。在接下來的1個(gè)月里，軟骨細(xì)胞在水凝膠結(jié)構(gòu)的周圍生長，最終形成類似于真正的人類耳朵的軟骨結(jié)構(gòu)。

研究人員認(rèn)為這種非手術(shù)3D打印技術(shù)也有可能用于修復(fù)鼻子、手指、腳趾或肘部受損的軟骨。他們當(dāng)時(shí)也提到，希望最終能夠采用這種技術(shù)來修復(fù)其他受損的器官，比如心臟或肺，但這存在挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾呐K和肺包含多種類型的細(xì)胞，在身體深處，不斷收縮和放松。
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