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3D打印开发人造心脏 不必等待有「心」人

明尼苏达大学研究团队利用人类细胞加上3D打印技术,成功开发人造心脏,将帮助许多正在等待心脏移植治疗的病患。法新社

心脏疾病是威胁生命的头号杀手,据美国疾病管制与预防中心(CDC)资料显示,每年大约有64.7万每个人死于心脏病。从2014~2015年之间,心脏疾病每年造成药物、医疗健康支出与劳动生产力损失超过2,190亿美元,若不及时治疗病患可能让生活质量下降,部分患者也透过心脏移植的方式,延长存活率。

根据明尼苏达大学(University of Minnesota)官网,该校研究团队利用人类细胞加上3D打印技术,成功开发人造心脏,将帮助许多正在等待心脏移植治疗的病患。

研究人员曾尝试3D打印从多能干细胞(HSC)中提取的心室肌细胞(Cardiomyocyte)。多能干细胞是一种可以发展成人体任何类型的细胞,科学家将这些干细胞重新编码为心肌细胞,然后使用专门的3D打印机把它们打印成细胞外基质(Extracellular matrix)的3D结构。

生医工程系主任Brenda Ogle表示,为了解决心脏肌肉细胞密度,研究团采用细胞外基质蛋白质制成的3D打印专用墨水,将墨水与人类干细胞结合,并打印心室结构,而干细胞在此结构扩展至高细胞密度,最后再分化心肌细胞。

研究小组首次在不到1个月时间内达到高细胞密度目标,使它能够像人类心脏一样跳动。

Ogle进一步解释,这也是心脏研究的重要进展,这项新研究显示人类如何能够3D打印心肌细胞,使这些细胞能够和身体组织协同工作,也因为这些细胞是在彼此相邻的地方分化,更类似于干细胞在体内生长的方式,然后再变成心肌细胞。

与先前其它3D打印心脏相比,这项研究创造类似于封闭的囊状结构,有流体出口和入口,更容易测量心脏内的血液流动变化,而研究人员也建立模块追踪细胞与分子,未来能将心血管疾病以及心脏缺陷导入模块,以此研究药物治疗方法。

据了解,相关研究已发表于美国心脏协会(American Heart Association)出版的《Circulation Research》期刊中,并获得国家卫生院(NIH)和国家科学基金会(NSF) 等研究机构资助。

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