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要换心脏?不用排队,打印一个装上就成——以色列研究人员成功地打印出完整心脏

科普小知识2022-07-09 19:46:36
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特拉维夫,4月16日(记者李茂)——世界上第一次,以色列研究人员成功地“印刷”了一个带有血管的人造三维心脏。以前,人们只打印没有血管的简单组织。特拉维夫大学的研究小组称,他们获得的三维心脏是由病人细胞和生物材料制成的。

要换心脏?不用排队,打印一个装上就成——以色列研究人员成功地打印出完整心脏

德维尔教授展示了带有人体组织的3D打印心脏(法新社)

该研究项目的负责人塔尔·德夫尔教授说,这是人类第一次成功地设计并印制了一个完整的充满细胞、血管和心室的心脏。德维尔拥有许多职位,是特拉维夫大学乔治·怀斯生命科学院分子微生物学和生物技术系以及纳米科学和纳米技术中心的教授。他与阿萨夫·沙皮拉教授和特拉维夫大学的博士生纳达夫·穆尔一起完成了这项研究工作。

在以色列,心脏病是仅次于癌症的第二大死亡原因。根据卫生部的数据,2013年,以色列心脏病死亡人数约占总死亡人数的16%。在美国,心脏病是男性和女性的主要死因。一般来说,心脏移植是晚期心力衰竭患者的唯一疗法。在美国,心脏移植病人的等待时间可以达到6个月或更长。在以色列和美国,许多病人在等待生存时死亡。

德维尔解释说,他们的3D打印人工心脏是由人类细胞和病人专用(特定)生物材料制成的。在心脏制造中,人类细胞和患者特异性生物材料被用作生物印刷原料,由糖和蛋白质制成的物质被用于3D印刷以形成复杂的组织模型。他还说,过去人们试图用3D打印出心脏结构,但没有细胞或血管。新的研究结果证明,设计个性化组织和器官替代的方法在未来具有潜力。

在这个阶段,特拉维夫大学开发的3D打印心脏只适合兔子。然而,研究人员相信,用同样的技术,他们可以获得更大的人类心脏。

在该研究中,首先从患者身上获取活检脂肪组织,然后分离脂肪组织的细胞和非细胞。分离的细胞被重新编程为多能干细胞后,它们可以有效地分化为心脏细胞或内皮细胞。将胶原蛋白和糖蛋白等细胞外基质加工成个性化的水凝胶作为打印材料,然后将分化的细胞与它混合,打印具有患者特异性和非各向异性的血管心脏成分,最终得到完整的心脏。

德维尔认为,使用“天然”的患者专用材料对于组织和器官的成功设计至关重要。研究人员的下一步是首先进行动物心脏移植实验,最后完成人类心脏移植。德维尔说,他希望在未来十年,世界上最好的医院将拥有人体器官的3D打印机,可以用来打印移植病人的器官。