3D打印出完整 “人造心臟”，有細(xì)胞、血管和心房心室

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來(lái)源：生物探索

2019-11-11

首個(gè)！3D打印出完整 “人造心臟”，有細(xì)胞、血管和心房心室

當(dāng)?shù)貢r(shí)間這周一，來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家們利用3D打印技術(shù)，造出一顆mini版“心臟”，更驚喜的是，這一“人工心臟”具有細(xì)胞、血管、心室和心房。

雖然這一人工心臟很小，類似于兔子心臟的大小，但是科學(xué)家們希望沿著這一突破，未來(lái)有一天能夠研發(fā)出適合臨床移植的“人造心臟”，以及能夠契合、修復(fù)有缺陷心臟的“補(bǔ)丁”。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Tal Dvir表示，過(guò)去已有3D打印心臟的嘗試，但是并不能包含細(xì)胞或者血管?，F(xiàn)在，這一成果是“重大醫(yī)學(xué)突破”，有望變革器官移植。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Advanced Science》期刊。

世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，心血管疾病是世界上最主要的死亡原因，目前移植手術(shù)是病情嚴(yán)重患者唯一的退路，但是捐贈(zèng)者（器官來(lái)源）有限。即便配型成功，異體移植還面臨著免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決這些難點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Tal Dvir選擇以患者自身的脂肪組織為“墨水”，進(jìn)行人工心臟的打印，這可以消除外源植入物被排斥的風(fēng)險(xiǎn)。

首先，研究團(tuán)隊(duì)會(huì)對(duì)患者的脂肪組織進(jìn)行活組織檢查，分理處其中的細(xì)胞，將它們重編程成多能干細(xì)胞。同時(shí)，利用細(xì)胞外基質(zhì)（主要是膠原蛋白、糖蛋白）合成個(gè)性化的“水凝膠”。

這些水凝膠會(huì)給多能干細(xì)胞提供良好的發(fā)育環(huán)境，促使它們分化成心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。

隨后，他們結(jié)合CT掃描、數(shù)學(xué)模型等技術(shù)，分析患者心臟的解剖結(jié)構(gòu)，包括心臟的形狀、心房心室的尺寸，構(gòu)建出完整的血管網(wǎng)絡(luò)圖，為三維打印做好準(zhǔn)備。

受限于技術(shù)，他們最終只能打造出櫻桃大小的“心臟”，但是這是首個(gè)結(jié)構(gòu)完整的人造心臟，可以收縮，但是不能像正常心臟那樣搏動(dòng)。

Tal Dvir 表示：“我們依然面臨很多挑戰(zhàn)，3D打印機(jī)也受其分辨率大小的限制，而且暫時(shí)無(wú)法打印所有的小血管。”

他們計(jì)劃大約一年后，將這一心臟移植到動(dòng)物模型體內(nèi)。“也許10年后，世界上的醫(yī)院將會(huì)有‘器官打印機(jī)’，人造器官移植手術(shù)將會(huì)定期進(jìn)行。” Tal Dvir預(yù)期道。

參考資料：

【1】'First' 3-D print of heart with human tissue, vessels unveiled

【2】3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts

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