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全球首颗3D打印“完整心脏”问世
www.wforum.com | 2019-05-04 16:36:12  央视网新闻 | 0条评论 | 查看/发表评论

我们曾报道过以色列特拉维夫大学的研究人员在3D打印技术的帮助下,使用患者自身细胞组织,成功打印出了全球首颗“完整心脏”。那么这颗“心脏”究竟是什么样的?又是怎么打印出来的?

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记者 赵兵:“这个无论从大小还是外形上都像是一个小樱桃的,就是这回以色列科学家通过3D打印技术制作出来的一个所谓完整的人类心脏。虽然它的直径 它的长度不到两厘米,但是大家也不要小看,因为它的结构是跟人类心脏的结构完全一样的,上面蓝色的部分是血管,包括它里面还有心室和心房,更重要的是它的原始细胞是从患者身上直接提取的,这也给未来这种器官移植可能带来的排异反应提前进行了排除。”

阿萨夫博士是“3D打印心脏”实验项目的负责人,2015年他带领15个人组成的团队开始进行相关研究。他表示,目前世界各国都在尝试不断发展活体细胞3D打印技术,并致力于将其应用到生物医学领域。他认为,相比较其他的3D打印实验,他们的实验成果实现了更为长足的进步,这为未来打印可用于移植的心脏提供了可能。

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以色列“3D心脏打印”实验负责人、特拉维夫大学生命科学系 阿萨夫·夏皮拉博士:“此前其它的实验打印的都是没有细胞的心脏,或是有细胞,但不是来自患者自身生理组织。还有的是合成材料制成的心脏或者干脆没有血管,所以能够把上述三项指标结合在一起,我们的实验是一个新的的进步。”

在现场,阿萨夫博士开启3D打印机,并配置所需的生物材料,准备为我们重现“一颗心”的打印过程。他指出,打印机所使用的“生物墨水”以及承载心脏结构的介质是整个打印过程中最关键的技术。

记者:“一个完整的人类心脏模型的3D打印过程是:生物墨水正在通过两根管子,两个针头喷射到这个小盒子里面的凝胶中,而一个小的心脏正在我们面前逐渐的成形。科学家们告诉我们,现在打印一个这样的小心脏只需要3个半小时,不过他们则是花了3年多4年的时间才摸索出来一个这样的打印方法。”

以色列“3D心脏打印”实验负责人、特拉维夫大学生命科学系 阿萨夫·夏皮拉博士:“之前失败的主要原因就是,我们研制的生物介质十分脆弱,无法支撑打印出来的心脏结构,如果在里面打印的话器官结构就会溃散,无法逐层打印并成形。”

最终经过不断地调整配方和实验,阿萨夫的团队终于研制出合适的生物墨水,以及能够支撑打印结构的凝胶。当构成心脏结构两种主要细胞,通过打印机注入凝胶之后,凝胶能够帮助其自下而上逐级成型并不断固化。而在此基础上,实验人员仍需要把控好所有细节,才能保证成功打印出一颗完整的“心”。

打印心脏不成熟 临床应用尚需时日

在了解完这颗人类“心脏”的3D打印过程之后,可能很多观众都会感到好奇,这样小的心脏,具备正常人类心脏的功能吗?未来真的有可能在人类身上实现打印心脏等器官的移植吗?

阿萨夫博士表示,他们目前打印出来的心脏结构其实还不具备正常的心脏功能,短期内也无法进行整体移植实验。因为目前他们打印出的心脏虽然有活细胞,细胞也能自主收缩,但所有细胞无法整体同步收缩,这意味着打印心脏还不具备泵血功能,这也将是他们下一步的努力方向。

与此同时,受3D打印机精度的限制,目前他们仅能打印出心脏结构的主要血管,而不是全部血管,目前他们寄希望于借助生物特性来形成所有血管结构。

此外,研究人员目前还受困于如何延长打印“心脏”的存活时间。他们自上月实验成功后,已经陆续打印了约20个类似的“心脏”进行实验,但是平均存活时间都不到2天。阿萨夫指出,想要确保细胞持续存活,需要专门的生物反应器,他们已经预定了相关设备,希望这些设备有助于细胞存活更长时间。

而只有在上述难题全都解决后,研究人员才会考虑在动物身上进行整体移植实验。至于在人类临床医学上的应用,阿萨夫博士认为还需要几十年的时间。

虽然这种3D打印心脏短期内还无法应用于临床,但阿萨夫团队的研究成果仍然被认为是器官移植领域的重大突破,因为他们给人类心脏移植不再完全依赖于异体移植带来了希望,如果未来顺利实现,就将不再受限于必须寻找匹配的异体器官,并能有效避免异体移植存在排异反应的缺陷。

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