以色列研究人员创造的3D打印心脏世界第一:'这颗心由人体细胞制成'



  • 2019-05-11
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以色列研究人员创造了他们所说的世界上第一个使用细胞和人类患者生物材料制作的3D打印心脏。

根据发表在“ 高级科学 ”杂志上的一篇论文 ,微型器官包括血管,来自特拉维夫大学(TAU)的团队正在欢呼这是再生医学领域向前迈出的重要一步。

“这是任何地方第一次成功地设计和印刷了一个充满细胞,血管,心室和腔室的整个心脏,”TAU研究的第一作者Tal Dvir在一份声明中说。

“这颗心由人体细胞和患者特异性生物材料制成,”Dvir说。“在我们的过程中,这些材料可作为生物油墨 - 由糖和蛋白质组成的物质,可用于复杂组织模型的3D打印过去人们已经设法对心脏结构进行三维打印,但不能用细胞或血管进行三维打印。我们的研究结果证明了我们将来用于设计个性化组织和器官替代方法的潜力。“

在美国,心脏病是男性和女性的头号杀手,导致每年约61万人死亡。 对于许多晚期心力衰竭患者,接受移植手术是唯一可用的治疗选择。 然而,心脏捐献者存在严重短缺 - 再生医学有可能解决的问题。

尽管有这种潜力,3D打印的心脏还有一段时间不准备移植到人体中。 “在这个阶段,我们的3D心脏很小,是兔子心脏的大小,”Dvir说。 “但更大的人类心灵需要相同的技术。”

为了创造心脏,研究人员使用了一种由患者提取的脂肪组织制成的生物墨水凝胶。 总的来说,印刷过程大约需要三个小时。 该团队表示,在制作移植器官时,使用从患者体内提取的材料非常重要。

“工程材料的生物相容性对于消除植入物排斥的风险至关重要,这会危及这种治疗的成功,”Dvir说。 “理想情况下,生物材料应具有与患者自身组织相同的生化,机械和地形特征。在这里,我们可以报告一种简单的3D打印厚血管化心脏组织方法,完全符合免疫,细胞,生化和解剖学特性病人。“

研究人员的下一步是在将它们移植到动物体内以测试它们的可行性之前,将它们的创造设计成真实的心脏。

“我们需要进一步开发印刷心脏,”Dvir说。 “细胞需要形成抽水能力;它们目前可以收缩,但我们需要它们一起工作。我们希望我们能够成功并证明我们的方法的功效和实用性。也许,在10年内,将有器官打印机世界上最好的医院,这些程序将定期进行。“

英国爱丁堡大学化学工程讲师Norbert Radacsi没有参与最新研究,他将这一发展描述为“惊人的突破”,但指出仍有几个问题需要解决。

Radacsi告诉新闻周刊说: 有一段时间我们预计,在未来几年内,我们将能够3D打印全功能的人类心脏,这可以取代我们错误的心脏。” “根据以色列最近的这项研究,我们比我们想象的更接近。 这项研究表明,使用[a]新开发的支撑材料,可以3D打印2厘米高的人类心脏。 为了打印功能齐全的成人大小的人类心脏,需要进一步研究。

“3D打印血管极具挑战性,因为人造血管会随着时间推移而爆裂。 目前3D打印的人类心脏非常适合药物检测,但在我们进行人体移植之前仍需要解决许多问题,例如,印刷的心脏需要具有长期功能而没有任何问题,“Radacsi说。

“这篇文章有望推动这一领域的研究,因此人类可以在5到10年内从他们自己的干细胞中获得新的心脏。我们也可以实施所提出的3D生物印刷技术来印刷其他器官。”

Radacsi表示,这项研究以及3D生物印刷的发展是生物工程领域革命的一部分。

“我很高兴看到我们如何接近3D打印人类,正如电视节目Westworld所见,”Radacsi说。 “我认为20世纪是物理学的世纪,而21世纪将是生物工程的世纪。”

3D printed heart 一种3D打印的小型人体心脏,由患者自身的材料和细胞设计而成。 高级科学。 ©2019作者。

来自英国谢菲尔德大学材料科学与工程系的Sam Pashneh-Tala也没有参与这项研究,他说我们应该对新发现保持谨慎。

“这当然是一项有趣的研究,”他告诉“新闻周刊 ”,“然而,标题夸大了这一成就。 3D打印的“迷你心”应该只被视为一个展品。 该构建体未显示任何心脏功能。 需要进一步的研究工作以进一步使器官成熟并确保心肌细胞正常运作,共同收缩器官并提供泵送能力。

“此外,迷你心脏仅包含器官中存在的主要血管。为了向其内部的细胞提供适当的营养并维持其生存能力,需要在整个心脏中存在更密集的较小血管网络。当然令人兴奋,但该研究本身强调,3D打印心脏可能成为治疗器官衰竭的可行临床选择之前仍存在一些挑战。“

本文更新了Sam Pashneh-Tala的评论。




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