此外， 該團隊還使用同樣的技術3D打印了冠狀動脈的一個單獨部分， 觀察它是否可以灌注， 或者說能否攜帶血液 。 果然， 當研究人員泵入假血時， 這個人工動脈并不會漏出液體 。 范伯格表示， 這是很重要的一步， 我們越來越接近開發(fā)出血管相互連接的人工心臟 。 利用這種心臟， 外科醫(yī)生就可以在有血液流動的情況下練習縫合動脈 。
此外， 研究團隊還希望最終能將打印出來的心臟“細胞化”， 或是將人類心臟肌肉細胞添加到這個結構中， 讓它像真實的心臟一樣跳動 。 科學家已經(jīng)在實驗室中培育干細胞， 并使其分化為心臟細胞 。 問題是， 至少在目前， 他們一次只能制造約1億個細胞， 但一個正常大小的心臟需要約1000億個細胞 。 不過， 范伯格指出：“一旦這個問題解決， 就可以用上我們現(xiàn)在所使用的這種制造技術了 。 ”
當打印完畢， 準備提取人工心臟時， 范伯格所要做的就是將浴液升高到體溫， 融化支撐凝膠， 只留下3D打印結構
那么， 什么時候才能獲得可操作的3D生物打印器官呢？“答案是10年以上， ”范伯格說， “在實現(xiàn)這一目標之前， 我們還有很多事情要做 。 ”畢竟， 心臟是一個非常復雜、充滿血管的器官， 他們需要將動脈的工作擴展至整個心臟；而如果想要讓人工心臟真正像人體器官一樣工作， 還需要實驗室細胞生產(chǎn)技術的進步 。
與此同時， 這些3D打印心臟的早期產(chǎn)品已經(jīng)可以幫助外科醫(yī)生更好地為手術做準備 。 “他們實際上擁有了更高的觸覺保真度， 這一點是非常重要的， ”心臟重癥監(jiān)護醫(yī)生莉莉安·蘇（Lillian Su）說道 。 她曾將3D打印作為一種培訓工具進行研究， 但沒有參與這項工作 。 外科醫(yī)生甚至可以使用一顆定制的3D打印心臟來與病人及其家人溝通， 向他們解釋手術將如何進行 。 “我認為這種材質是真正新奇的部分， ”莉莉安·蘇補充道， “我認為家屬們會要求了解外科醫(yī)生對于一個特定病例的計劃， 這將是同意過程的一部分 。 ”
在未來， 醫(yī)院或許將以更低廉的價格提供這種技術， 因為一顆海藻酸鹽心臟的材料成本可能只需10美元 。 范伯格和他的同事們還希望能用不同的材料進行實驗， 比如用膠原蛋白打印的心臟可能會更加逼真， 因為膠原蛋白本身就是構成結締組織的蛋白質， 是人體結構的組成部分 。 事實上， 就干重而言， 我們身體里的膠原蛋白比其他任何東西都多 。 但問題是， 膠原蛋白要貴得多——同樣的活組織打印心臟需要花費2000美元 。
當然， 在復雜的心臟手術計劃中， 2000美元只是最低的投資 。 “實際上， 我們認為， 在許多應用中， 膠原蛋白的真實感可能是值得的， ”范伯格說， “但當你在實驗室做研究時， 特別是如果你在開發(fā)這項技術時會犯很多錯誤的話， 我們首先還是會關注海藻酸鹽 。 ”
范伯格的近期目標是與外科醫(yī)生和臨床醫(yī)生合作， 對他們的技術進行微調(diào)， 確保能在醫(yī)院環(huán)境下使用 。 “我們現(xiàn)在可以建立一個模型， 不僅可以進行視覺規(guī)劃， 還可以進行物理實踐， ”他說， “外科醫(yī)生可以操縱它， 使它像真實組織一樣產(chǎn)生反應 。 這樣， 當他們進入手術部位時， 已經(jīng)事先有了一次額外的實際操作 。 ”
【3D打印的人類心臟：質感足以亂真】該研究的主要作者埃曼·米爾達瑪?shù)伲‥man Mirdamadi）補充道：“盡管在生物打印全尺寸功能性人類心臟方面仍然存在重大障礙， 但我們很自豪能夠利用這一新的平臺為該領域奠定基礎， 同時展示其在現(xiàn)實中外科手術模擬方面的即時應用 。 ”
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