3D生物列印 美科学家成功打出心脏瓣膜(视频/图)


心形
心形示意图。(图片来源:公有领域/Pixabay)

【看中国2019年8月3日讯】美国科学家以胶原蛋白当作3D生物列印的「生物墨水」,运用新型科技技术,成功打造出具有功能的心脏瓣膜,3D生物打印整副心脏指日可待。

据《自由时报》报导,《科学》(Science)期刊8月2日刊登的最新论文显示,美国卡内基美隆大学(CMU)科学家以胶原蛋白当作3D生物打印「生物墨水」,搭配该校研发的「自由型态可逆嵌入悬浮水凝胶」(FRESH)等突破性技术,成功打造出具有功能的心脏瓣膜

报导说,今年4月,以色列科学团队也曾公开一副3D生物打印的含血管的完整心脏组织,当时「生物墨水」取自人体网膜组织,但那颗心脏虽可跳动,却没有辅助恢复功能的作用。

3D生物打印这一技术概念,最早由美国克莱姆森大学(Clemson university)、密苏里大学(University of Missouri)、德雷塞尔大学(Drexel University)等大学的教授在2000年左右提出,2003年Mironv V和Boland T在Trends in Biotechnology杂志系统提出“器官3D打印”这一概念。

3D生物打印技术,就是运用3D生物打印机,制造出细胞外基质(ECM),再将细胞种入这个细胞支架中,使细胞得以生长。打印支架时须有「生物墨水」,它是细胞与维生物质混合的液体基质。

报导说,CMU教授范博格(Adam Feinberg)表示,该成果证明了3D生物打印技术与FRESH搭配胶原蛋白,可做出心脏瓣膜,进而成就一颗有功能的心脏。人体胶原蛋白是细胞外基质重要组成成分,作为「生物墨水」,胶原蛋白层厚廿微米的高分辨率,远胜于一般塑料3D打印规格。

CMU的科学家们以胶原蛋白为「生物墨水」,在FRESH技术的胶状支撑物中层层迭迭打印凝固,接着种入活细胞与微血管,胶状容器则在仿体温的室温中快速融解,留下丝毫无损的打印成品。

研究人员以核磁共振成像(MRI)扫描了患者的心脏瓣膜,并打造一个模拟人体压力与血流速度的操作台,结果出现同步搏动和心脏瓣膜开合,确认打印作品确实能发挥作用。

此研究成果的新技术精密度超乎以往,过去打印成果多因组织保真度太差及分辨率过低,导致失败收场。

范博格认为,这项技术日后最有机会先用在修补出问题的器官,例如因心脏病发而失去功能的心脏或退化的肝脏。


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