明尼蘇達大學的研究人員在最新一期《循環研究》上發表了一份報告，稱他們在實驗室用3D人體細胞打印了一個厘米級的具有正常功能的人體心肌泵模型。研究人員表示，這種可以正常發揮作用的心肌泵模型系統對心臟病研究具有重要意義，他們的研究成果為制作類似人類心臟的大規模腔模型邁出了關鍵的一步。
利用三維生物打印技術制作人體器官和組織是目前的研究熱點。此前，明尼蘇達大學的研究人員試圖用人類誘導多能干細胞來打印心肌泵模型。他們將多能干細胞重新編程為心肌細胞，然后用特殊的3D打印機將它們打印成三維結構。因為他們不能達到使心肌細胞發揮真正作用的臨界細胞密度，所以他們還不能建立一個具有正常功能的心肌泵模型。
這一次，研究人員嘗試了一種新方法。他們優化了由細胞外基質蛋白制成的特殊生物墨水，以促進人類誘導多能干細胞的增殖和心肌細胞的分化，然后將這種生物墨水與人類誘導多能干細胞混合，并用特殊的3D打印機打印出心臟樣腔室的多孔結構。干細胞將首先在這種結構中擴張，增加細胞密度，然后在原位分化成心肌細胞。利用這種方法，研究人員實現了在不到一個月的時間內增加心肌細胞密度的目標，從而使心肌泵模型具有正常的心肌功能，并能像人類心臟一樣跳動。
這個心肌模型大約1.5厘米長，是由研究人員特別設計的。該秤非常適合小鼠模型，可放置在小鼠腹腔內進行相關研究。
研究人員指出，功能正常的心肌泵模型系統對心臟病研究具有重要意義，他們的研究成果可能會對心臟研究產生革命性的影響。新模型將成為研究心臟功能、從細胞和分子水平跟蹤心臟結構變化、研究心臟病藥物和治療效果的一個有價值的工具。
3D生物打印的主要目的是拯救數百萬需要更換器官的病人的生命。為了防止宿主排斥器官并需要再次替換它，科學家們正在使用人類細胞，尤其是病人自己的細胞，來打印人造器官。這次打印的心臟尺寸適合鼠標模型，可能需要很長時間。一個與人類心臟大小和功能相同的3D打印心臟，可以消除排異問題，真正可以被病人使用。那時，我們可以說：3D生物打印技術真正填補了器官移植領域的空白。
來源：科技日報
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