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人类心脏也能3D打印了!有细胞有血管就是有点小

以色列研究人员首次在全球成功地“打印”出带血管的人工3D心脏。此前,人们只是打印出无血管的简单组织。特拉维夫大学的研究小组表示,他们获得的3D心脏由患者细胞和生物材料制成。

人类心脏也能3D打印了!有细胞有血管就是有点小

德维尔教授展示带有人体组织的3D打印心脏。

研究项目带头人塔尔·德维尔(Tal Dvir)教授说,这是人类首次成功地设计和打印出充满细胞、血管并有心室的完整心脏。德维尔身兼多职,是特拉维夫大学乔治·怀斯生命科学院分子微生物和生物技术系以及纳米科学和纳米技术中心的教授。他与特拉维夫大学阿萨夫·夏皮拉(Assaf Shapira)教授和博士生纳达夫·摩尔(Nadav Moor)共同完成了研究工作。

在以色列,心脏病是排在癌症之后第二大致人死亡的原因。根据卫生部的数据,2013年以色列心脏病导致的死亡人数占总死亡人数的16%左右。而在美国,心脏病是男性和女性死亡的主要原因。通常,心脏移植手术是针对心力衰竭晚期患者仅有的疗法。美国需心脏移植患者的等候期可达6个月或更长。在以色列和美国,不少患者在期望生存的等待之中死去。

德维尔解释说,他们3D打印的人工心脏由人体细胞和患者特有(特异性)生物材料制成。在心脏制作中,人体细胞和患者特异性生物材料作为生物打印原料,由糖和蛋白质制成的物质用于3D打印中构成复杂的组织模型。他同时表示,过去人们设法3D打印出心脏结构,但没有细胞或血管。新的研究结果证明,设计个性化组织和器官替代的途径在未来具有潜力。

在现阶段,特拉维夫大学研发的3D打印心脏的大小仅适合兔子。然而,研究人员相信,采用相同的技术,他们能够可以获得尺寸更大的人类心脏。

研究中,首先从患者身上取得活检脂肪组织,然后将脂肪组织的细胞和非细胞进行分离。分离出的细胞被重新编程成为多能干细胞后,有效地分化成心脏细胞或内皮细胞。将胶原蛋白和糖蛋白等细胞外基质(ECM)加工成个性化的水凝胶作为打印材料,然后将分化的细胞与其混合,用于打印具有患者特异性、无排异性的带血管的心脏组成部分,最终是完整的心脏。

德维尔认为,使用“原生”患者特异性材料对于成功设计组织和器官至关重要。研究人员下步打算是先进行动物心脏移植实验,并最终完成人体心脏移植。德维尔说,希望在未来十年内,全球最好的医院都拥有人体器官3D打印机,能够常规的为患者打印器官进行移植手术。

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