哈佛科學(xué)家用3D打印技術(shù)為心臟打補(bǔ)丁

當(dāng)一個(gè)人的心臟受到破壞，比如某種嚴(yán)重的心臟病發(fā)作時(shí)，很難有簡(jiǎn)單有效的救治方法。但如今哈佛大學(xué)的科學(xué)家們可能找到了一種方法來修復(fù)受損的心臟。他們制造了一層心臟細(xì)胞，這層人造細(xì)胞能夠模仿天然心臟肌肉的跳動(dòng)。

2014年3月18日，研究人員在美國化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）第247次全國會(huì)議暨博覽會(huì)上公布了他們的成果。美國化學(xué)學(xué)會(huì)是世界上最大的科學(xué)協(xié)會(huì)，這項(xiàng)研究是由哈佛醫(yī)學(xué)院的Ali Khademhosseini、Nasim Annabi會(huì)同由Anthony Weiss領(lǐng)導(dǎo)的悉尼大學(xué)的一個(gè)小組共同完成的。
眼下，對(duì)于患者心臟損傷的最佳治療方法是器官移植。很多患者為了移植心臟不得不進(jìn)行漫長(zhǎng)而希望渺茫的等待。而即使病人接受了新的心臟，也很容易出現(xiàn)致命的并發(fā)癥。
理想的解決辦法是用某種方法修復(fù)受損組織，但這些修復(fù)材料隨著時(shí)間的推移也有可能損壞，從而堵塞動(dòng)脈導(dǎo)致心臟部分缺氧。多年來，科學(xué)家們一直在尋找最佳的修復(fù)材料。
該研究小組一開始曾試圖使用天然蛋白質(zhì)形成類似明膠類的材料水凝膠，以模仿天然心臟的機(jī)械性能和生物性能。但據(jù)了解，該材料與人體組織并不相似。而且早期版本的水凝膠的會(huì)分解，而人類的心臟是有彈性的。
心臟組織的彈性對(duì)心肌在心臟跳動(dòng)時(shí)的收縮起著關(guān)鍵作用。因此，研究人員使用更具彈性的人類彈性蛋白原（tropoelastin）開發(fā)了一系列新的凝膠。他們把彈性蛋白原暴露在紫外線光下，使它變成一種更加有彈性和韌性的物質(zhì)。

但“做出正確的水凝膠是只是第一步，它們只是組織支架。”'Khademhosseini補(bǔ)充道。
為了確保細(xì)胞形成正確的結(jié)構(gòu)，Khademhosseini的實(shí)驗(yàn)室使用了3D打印和微工程技術(shù)用凝膠制造微型組織支架。這些支架能夠誘導(dǎo)細(xì)胞按照研究人員希望的方式生長(zhǎng)。其結(jié)果能夠讓心肌細(xì)胞整齊地排列在這些彈性基地的凹槽中并按同步的節(jié)拍跳動(dòng)。因此，這些微結(jié)構(gòu)的彈性水凝膠未來可以作為心臟補(bǔ)丁使用。
Khademhosseini的研究小組現(xiàn)在正在進(jìn)行大型動(dòng)物試驗(yàn)。他們還計(jì)劃將這些彈性天然水凝膠用在再生醫(yī)學(xué)的其他方面，比如血管、骨骼肌、心臟瓣膜和血管化皮膚的再生等。