科学家首次利用病人的生物材料打印出3D心脏学术资讯

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目前，再生医学领域的科学家们只能打印出没有血管的简单组织。然而，4月15日《高等科学》杂志上发表了一项重大医学突破，以色列特拉维夫大学（TAU）的研究人员利用病人自身的细胞和生物材料“打印”出了世界上第一个包含血管的3D工程心脏。

心脏病是人类死亡的主要原因。心脏移植是目前唯一可用于终末期心力衰竭患者的治疗方法。鉴于心脏供体严重短缺，迫切需要开发新的方法来再生患病的心脏。“这是第一次有人成功设计并打印出充满了细胞、血管，包含心室腔的整个心脏。”这项研究的领导者、TAU萨格尔再生生物技术中心的教授Tal Dvir说。“这颗心脏是由人类细胞和病人特有的生物材料制成的。”

Dvir教授说。“过去，人们已经成功地3D打印出了心脏的结构，但它没有细胞或血管。我们的研究结果显示了新方法在未来工程个性化组织和器官替换方面的潜力。目前，我们3D打印的心脏很小，只有兔子的心脏那么大。但更大的人类心脏需要同样的技术。”

在这项研究中，研究人员对病人的脂肪组织进行了活检，然后分离组织的细胞和生物材料。当细胞被重编程成为多能性干细胞时，细胞外基质（ECM，由细胞外大分子组成的三维网络，如胶原蛋白和糖蛋白）则被加工成个性化的水凝胶，作为打印“墨水”。在与水凝胶混合后，这些多能性干细胞被高效地分化为心脏或内皮细胞，以创建患者特异性的、免疫兼容的心脏血管贴剂，随后，创建整个心脏。

根据Dvir教授的说法，使用病人特异性的“天然”材料对于成功地设计组织和器官是至关重要的。他说：“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，而植入物排斥会危及此类治疗的成功。理想情况下，生物材料应具有与患者自身组织相同的生化、机械和形态特征。现在我们可以用一种简单的方法来获得3D打印的厚的、带血管蒂的、可灌注的心脏组织，完全符合患者的免疫、细胞、生化和解剖特性。”

Dvir教授说，研究人员现在正计划在实验室培育打印心脏，并“教它们像真正的心脏一样跳动”，然后在动物模型中移植3D打印心脏。“我们需要进一步开发打印心脏，”他总结道，“现在的细胞可以收缩，但我们需要它们一起工作来形成泵送能力。我们希望这能够成功并证明该方法的有效性和实用性。也许，十年后，世界上最好的医院将会有器官打印机，这些程序将会按部就班地进行。”

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编译：花花

审稿：西莫

责编：张梦

期刊来源：《高等科学》

期刊编号：2198-3844

原文链接：

https://scienceblog.com/507294/scientists-print-first-3d-heart-using-patients-biological-materials/