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研究人員采用3D打印出一個厘米級的人體心臟泵

我快閉嘴 ? 來源:前瞻網 ? 作者:前瞻網 ? 2020-07-20 08:36 ? 次閱讀

在一項突破性的新研究中,明尼蘇達大學的研究人員在實驗室中3D打印出一個厘米級的人體心臟泵。這一發現具有重大意義,可能拯救美國每年60多萬人因為心臟病死亡的人。這項研究已經作為封面文章發表在美國心臟協會的刊物《循環研究》上。

過去,研究人員曾嘗試過用多能干細胞3D打印處心肌細胞。他們將干細胞重新編程為心肌細胞,然后使用專門的3D機,將其在一個被稱為細胞外基質的三維結構中打印出來。但問題是,至今沒有實驗能無法達到心肌細胞真正發揮功能的臨界細胞密度。

而在這次的新研究中,明尼蘇達大學的研究人員修改了過程,成功實現了實驗目標。

研究團隊一開始也采用傳統的方式3D打印心肌細胞,不出意料遭到了失敗。為此,他們優化了由細胞外基質蛋白制成的專用墨水,將墨水與人類干細胞結合,并使用ink plus細胞對腔結構進行3D打印。首先將干細胞在結構中擴展到高密度,然后再將其分化為心肌細胞。”

這個團隊實現了人類有史以來首次在不到1個月時間內實現高細胞密度,使細胞能夠像人類心臟一樣一起跳動。

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

在心肌細胞之前,3D打印已經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的生物墨水,與間充質基質細胞(MSCs)一起注入皮膚創口,再用一種自己設計的手持3D打印機,可以直接在傷口上“打印”新的皮膚細胞來治療嚴重的燒傷。

之后的6月,中國四川大學研究團隊成功老鼠身上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,層層發展成耳狀結構。在接下來的1個月里,軟骨細胞在水凝膠結構的周圍生長,最終形成類似于真正的人類耳朵的軟骨結構。

研究人員認為這種非手術3D打印技術也有可能用于修復鼻子、手指、腳趾或肘部受損的軟骨。他們當時也提到,希望最終能夠采用這種技術來修復其他受損的器官,比如心臟或肺,但這存在挑戰性,因為心臟和肺包含多種類型的細胞,在身體深處,不斷收縮和放松。
責任編輯:tzh

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