哈佛研究所開發 3D 列印心臟技術,心臟細絲會自己長

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 13 日 8:45 | 分類 3D列印 , 生物科技 , 醫療科技 line share follow us in feedly line share
哈佛研究所開發 3D 列印心臟技術,心臟細絲會自己長


2020 年 12 月世界衛生組織公布的《2019 年全球健康評估報告》,20 年來心臟病一直是全球首要死因,且心臟病死亡人數比任何時候都多。2000 年以來,心臟病死亡人數增加 200 多萬,2019 年增至近 900 萬。

有許多病情嚴重的患者需心臟移植,然而等待期太長,等六個月以上甚至過世前都沒等到也不少見,可見需要更有效的心臟替代方案。

2017 年,蘇黎世聯邦理工學院研究團隊 3D 列印出人造矽膠心臟,能像正常器官跳動,但當時測試顯示使用時間只有 30~45 分鐘。2019 年以色列特拉維夫大學研究人員成功列印出首個使用患者細胞和生物材料的 3D 心臟,雖然有完整血管和心室等構造,但只有兔子心臟大。

心臟本身再生能力有限,人造心臟雖有一定成果,但還是不能達到心肌的高度結構化和複雜功能,對恢復心臟功能就有限。但哈佛大學 Wyss 生物啟發工程研究所和哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS)Jennifer Lewis 團隊,開發了一套新心臟工程技術

這是 Wyss 現有 SWIFT 生物列印技術改進,建立在 3D 生物列印平台之上。平台有 1,050 個單獨孔,每孔含兩個微柱,利用人工誘導多功能幹細胞衍生心肌細胞(hiPSCs-CMs)形成預組裝心臟器官構件(OBB),然後將 OBB 從微柱取下並當作製造緻密生物墨水的原料,列印時使用 3D 印表機的噴頭運動對齊。

研究人員列印複雜和排列多變的對齊心臟組織片,薄片組織和功能類似實際心肌層。為了測試列印心臟結構的收縮特徵,研究人員還列印連接兩大柱的「大長絲」,測量後發現長絲的收縮力和速度 7 天內會增加,代表心臟細絲會不斷成熟至真的肌肉狀細絲。

此意味著技術能有效模仿心臟收縮系統在層次結構的排列,從單細胞到多層組成較厚心臟組織,對生成替代治療的功能性心臟組織至關重要,也可用於生成更多生理疾病模型。未來藉助這項技術,也許可製造高度結構化的心肌貼片,替換患者心臟病發的特定部位。如可修補有先天性心臟缺陷的新生兒特定「漏洞」處,且貼片可隨孩子一起生長,不必更換。

雖然達成 3D 列印出功能完整的心臟前還有很長的路要走,但這項技術已是極大進步,也許離擺脫「醫心」難的那天就不遠了。

(本文由 愛范兒 授權轉載;圖片來源:哈佛大學