哈佛科學(xué)家用3D打印技術(shù)為心臟打補丁

當一個人的心臟受到破壞，比如某種嚴重的心臟病發(fā)作時，很難有簡單有效的救治方法。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胞，這層人造細胞能夠模仿天然心臟肌肉的跳動。

2014年3月18日，研究人員在美國化學(xué)學(xué)會（ACS）第247次全國會議暨博覽會上公布了他們的成果。美國化學(xué)學(xué)會是世界上最大的科學(xué)協(xié)會，這項研究是由哈佛醫(yī)學(xué)院的Ali Khademhosseini、Nasim Annabi會同由Anthony Weiss領(lǐng)導(dǎo)的悉尼大學(xué)的一個小組共同完成的。
眼下，對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行漫長而希望渺茫的等待。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)材料隨著時間的推移也有可能損壞，從而堵塞動脈導(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分解，而人類的心臟是有彈性的。
心臟組織的彈性對心肌在心臟跳動時的收縮起著關(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補充道。
為了確保細胞形成正確的結(jié)構(gòu)，Khademhosseini的實驗室使用了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)細胞按照研究人員希望的方式生長。其結(jié)果能夠讓心肌細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。因此，這些微結(jié)構(gòu)的彈性水凝膠未來可以作為心臟補丁使用。
Khademhosseini的研究小組現(xiàn)在正在進行大型動物試驗。他們還計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。