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3D打印心脏获重大突破 设想美好进程挑战重重

2019-06-01 09:59栏目:观点
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  用打印机打出一个能在体内怦怦跳动的心脏?这并不是科幻小说的情节,而是美国路易斯维尔大学的科学家们正在研究的课题。研究人员说,这种生物人造心脏有望在十年内进入人体实验阶段。

  进展:打印的部件老鼠用着正常

  负责这一项目的生物学家斯图尔特威廉斯说,截至目前,研究团队已经用3D打印的方式打印出人类心脏瓣膜以及小血管。实验证明,这些小血管在老鼠等小动物身上可以正常工作。

  研究团队计划在三至五年内打印出心脏的各个部件,然后手工把它们组合在一起。不过,这一项目的终极目标是用人的自体细胞打印出一个完整的、能用于移植的心脏。

  美联社10日引述威廉斯的话报道,这样的心脏不会像他人捐献的心脏或人工心脏那样带来排异问题,患者移植后无需服用抗排异药物。

  如果一切能按计划进行,这种生物人造心脏有望在十年内进入人体实验阶段。首批受试者将是无法移植人工心脏的心脏病患者,比如因大小不合适而不能接受人工心脏的儿童。

  原理:针头喷出细胞层叠成心脏

  3D打印的原理与常见的喷墨打印类似,只不过喷墨打印时喷出的是墨水,而打印心脏时,从针头中喷出的是细胞,这些细胞一层一层叠起来,形成一个立体的心脏。

  威廉斯介绍说,打印用的细胞取自病人的脂肪。这些细胞需要经过仪器净化,再与凝胶混合后放入打印机墨盒中,按事先设定的形状打印。最终,这些细胞会长在一起,形成组织。

  3D打印技术已经在医学界投入应用。先前已有研究人员利用3D打印技术打印出用来撑开患病儿童气管的支架以及心脏瓣膜,康奈尔大学研究人员一年前曾用活细胞打印出一只耳朵。

  挑战:细胞协同与产后存活

  用3D打印技术打印心脏说起来容易做起来难。研究人员说,他们面临的最大挑战是让打印出来的细胞像真正的心脏细胞那样协同工作。另外,如何让这些人造组织在打印出来后活下来也是急需解决的难题。

  正在尝试用3D打印技术打印肾脏的韦克福里斯特大学博士安东尼阿塔拉说:肾脏和心脏都是复杂的器官,我们必须为这些(打印)器官供氧以保证它们的活力,直到它们能与身体成为一个整体为止。

  当前,有不少科学家在从事人工心脏的研究。除了3D打印这一途径外,还有科学家希望能把病人自体细胞放入模子,从而制作出包括心脏在内的多个器官。他们已经用这种方法制作出膀胱和气管并成功移植到人体。至于人类的心脏,当前还没有实验成功,不过,科学家们已经在实验室中制造出能跳动的老鼠心脏。