清華大學3D打印心臟新突破 有規律搏動更可在體外存活超6個月?

撰文:林芷瑩
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中國科學院、清華大學、英國曼徹斯特大學最新研究出用3D打印出人造心臟,除了有毛細血管網絡及心肌細胞,更會規律搏動,可在體外存活高達6個月。
目前,研究成果已發表在國際期刊Bioactive Materials(《生物活性材料》)。

《IT之家》報道,研究人員利用六軸機器人改造而成的新型生物打印機和特殊的細胞打印方法,突破傳統3D打印的平層局限,在複雜血管支架上打印出具有正常細胞週期和功能的心肌組織。該組織的細胞存活率和人工操作相同,都有98%。

據介紹,現時的生物3D打印技術有兩大局限,首先是只能逐層打印,無法讓細胞和血管網絡融合,從而導致細胞缺少營養而沒法長期存活;其次是在墨水中添加的固定細胞的材料,也會影響細胞功能和存活時間。

(IT之家)

在本次研究中,研究人員拋棄傳統的3D打印機,用六軸機器人改造一個可以360度自由轉動的全新工具,對細胞進行全方位打印。與傳統的笛卡爾生物打印機和電磁式細胞噴射打印機相比,六軸機器人打印機還不會對細胞造成機械損傷。

此外,研究人員更設計出一種油浴打印方法,可以讓打印出的細胞在礦物油的疏水作用力下不受重力影響,從而穩定粘附在生物支架的任意表面,並與周邊細胞緊密連接。

為了遵從組織器官發育的規律,機器人在血管支架上打印出幾層細胞後,會先讓兩者培養,形成胞間連接和新生毛細血管後,再打印新的細胞。如此循環,就能在心臟內形成與體內器官類似的血管網絡,從而支持組織的長期存活。

在具體實踐中,研究人員利用兩台六軸機器人,在血管支架上打印血管內皮細胞和心肌細胞。打印出的完整內皮層,可在生血管因子的輔助下生長出新血管和毛細血管網絡,心肌細胞也能在很快形成間隙連接,維持6個月的規律性搏動。

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