
雄心勃勃的3D打印心臟項目旨在在十年內為患者進行天然器官替代。但是,領導“月球”努力的研究人員還認為,3D打印技術必須利用生物學的自組織能力來完成工作。
肯塔基州路易斯維爾心血管創新研究所的執行兼科學總監斯圖爾特·威廉姆斯(Stuart Williams)從患者自己的脂肪幹細胞中生長出的3D打印心臟的想法。他的實驗室已經開始開發下一代定制的構建3D打印機旨在打印完整的心臟,其所有部位 - 心肌,血管,心臟瓣膜和電組織。
威廉姆斯說:“我們可以打印心臟的單個組成部分,但我們正在建造下一代打印機來從自下而上構建心臟。”
對於在再生醫學領域創建3D打印器官的研究人員來說,心臟是最雄心勃勃的目標之一。能力3D打印通過一層鋪設活細胞來建立人體組織,已經使研究人員可以使用從脂肪或骨髓中提取的干細胞作為原始材料來創建小塊的器官,例如肝臟和腎臟。 [7在醫學中3D打印的很酷用途這是給出的
威廉姆斯(Williams)和心血管創新研究所(Institute)首先首先使用3D打印來創建他們認為“生物成熟”心臟的各個部分。這種零碎的方法最終可以使研究人員在一周內打印並拼湊出功能齊全的心臟。
威廉姆斯告訴《生命科學》:“我退後一步看著我的同事,說:'為什麼我們不像大型飛機一樣建造它?'” “將器官分為單獨的組件,找出製造組件的最佳方法,然後將它們放在一起。”
但建造全尺寸器官還要求研究人員以包括複雜的微型血管網絡的方式打印人體組織,以使器官保持健康。威廉姆斯(Williams)設想3D打印是製造較小血管的理想方式 - 他和他的同事已經使用3D打印以外的方法建造了大型血管,用於在手術中移植。
儘管如此,在最細微的尺度上工作時,3D打印機只能進行很多生物工程。威廉姆斯解釋說,最好的打印機只能以毫米的大小打印結構,而最小的血管只能只有幾微米的寬度,其中1毫米等於1,000微米。
這就是為什麼3D打印只能使研究人員朝著創造完整心臟的目標。取而代之的是,研究人員將不得不依靠細胞的自然自組織趨勢將血管編織在一起,並最終在3D打印的器官中連接一切,這一過程可能在24小時內發生。
威廉姆斯說:“我們將按照數十或更大的微米的順序打印物品,然後細胞會經歷其生物學發育反應,以便正確地進行自我組織。”
大多數研究人員不會期望全尺寸,3D打印器官要在未來十年甚至15年內隨時成為現實,但是心血管創新研究所繼續努力實現其在十年內建立3D打印心的目標。威廉姆斯(Williams)預計下一代的“生物打印機”將於12月開始推出。
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