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3D打印心脏

作者:cqyaoyang发布时间: 2018-08-02 浏览量:


       除了几何结构之外,人体相对复杂的器官就是心脏。它不会像肝脏和肾脏一样进行复杂的生物化学反应,科学家对其工作原理十分清楚,心脏不同于大脑等其它器官组织,基于这一原因,心脏从理论上是能够被生物打印的人类器官之一,因此非常适合生物打印。目前,欧洲有很多人正在等候进行心脏移植手术,其中许多患者等待新的心脏已超过两年时间。

  我们如何生物打印一颗心脏呢?目前有希望的方法是生物打印细胞支架,生物打印机会先用于打印可生物降解的心脏支架结构,这相当于“细胞骨架”。这种脚手架能模拟心脏的细胞外基质,细胞外基质可向细胞提供结构支持,并帮助引导它们抵达相应的区域。接下来,心脏细胞将被打印在支架上,在支架里面,细胞彼此进行交互反应,链接形成心脏的结构,在细胞融合到心脏的整个结构中之后,支架就能够拆解,留下用于移植的全功能心脏。目前,这种技术已出现,虽然其应用范围有限,之前有一个支架被用于生物打印一小块心肌组织,被证实可以修复患有心脏病老鼠的受损心脏组织。
  为什么当前我们仍未直接打印出心脏呢?生物打印一小块肌肉和生物打印整个心脏组织是完全不同的事情,这是为什么呢?一个难题是需要解决——血管。目前生物打印很难制造血管,何况对于结构复杂的心脏组织,它包含着直径比细胞还小的毛细血管。打印制造血管系统并非一件易事,美国宇航局提供50万美元的资金,用于奖励3D打印出血管组织的科研团队,美国宇航局发起的“血管组织挑战赛”,计划将资金奖励给在试管中存活30天,带有全功能血液系统的1厘米厚人类血管组织。
  我们距离生物打印人类器官还有多远呢?对于评估人类器官生物打印何时实现,业内存在各种预测,其中一支研究团队声称他们能够在6年之内生物打印一颗心脏。目前,没有人知道生物打印技术能够安全有于人类器官移植的准确时间。然而考虑到当前从事3D生物打印的科学家数量较多,同时预计2021年生物打印领域将超过13亿美元的规模,我们距离实现3D打印心脏并不遥远。

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