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记者探访:全球首例3d打印“完整心脏”
作者: 佚名 时间:2019-5-8文章来源:访问量:82

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?

上图记者手里拿着的这个无论从大小还是外形上都像是一个小樱桃的,就是以色列科学家通过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、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,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带来的风险提前进行了排除。

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。

以色列“3d心脏打印”实验负责人 阿萨夫·夏皮拉: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。

上图就是一个完整的人类心脏模型的3d打印过程。可以看到生物墨水正在通过管子和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逐渐的成形。科学家们说,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 阿萨夫·夏皮拉: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。

(来源:央视新闻客户端)

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