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在一項突破性的新研究中，明尼蘇達大學(xué)的研究人員在實驗室中3D打印出一個厘米級的人體心臟泵。這一發(fā)現(xiàn)具有重大意義，可能拯救美國每年60多萬人因為心臟病死亡的人。這項研究已經(jīng)作為封面文章發(fā)表在美國心臟協(xié)會的刊物《循環(huán)研究》上。

過去，研究人員曾嘗試過用多能干細胞3D打印處心肌細胞。他們將干細胞重新編程為心肌細胞，然后使用專門的3D機，將其在一個被稱為細胞外基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中打印出來。但問題是，至今沒有實驗?zāi)軣o法達到心肌細胞真正發(fā)揮功能的臨界細胞密度。

而在這次的新研究中，明尼蘇達大學(xué)的研究人員修改了過程，成功實現(xiàn)了實驗?zāi)繕?biāo)。

研究團隊一開始也采用傳統(tǒng)的方式3D打印心肌細胞，不出意料遭到了失敗。為此，他們優(yōu)化了由細胞外基質(zhì)蛋白制成的專用墨水，將墨水與人類干細胞結(jié)合，并使用ink plus細胞對腔結(jié)構(gòu)進行3D打印。首先將干細胞在結(jié)構(gòu)中擴展到高密度，然后再將其分化為心肌細胞。”

這個團隊實現(xiàn)了人類有史以來首次在不到1個月時間內(nèi)實現(xiàn)高細胞密度，使細胞能夠像人類心臟一樣一起跳動。

研究人員稱，這是心臟研究的一個重要進展，它顯示了以一種細胞可以組織起來并正常工作的方式來3D打印心肌細胞的方法。這些細胞是相鄰分化的，然后再向心肌細胞分化，這更像是干細胞在體內(nèi)的生長方式。

在心肌細胞之前，3D打印已經(jīng)可以制造其他的許多器官了。比如說今年2月，加拿大的一組研究人員使用使用一種以纖維蛋白為基礎(chǔ)的生物墨水，與間充質(zhì)基質(zhì)細胞(MSCs)一起注入皮膚創(chuàng)口，再用一種自己設(shè)計的手持3D打印機，可以直接在傷口上“打印”新的皮膚細胞來治療嚴重的燒傷。

之后的6月，中國四川大學(xué)研究團隊成功老鼠身上3D打印出人耳。

他們將由水凝膠顆粒和軟骨細胞組成的“生物墨水”注射到老鼠的背部，然后在墨水上投射出耳朵形狀的近紅外光。光使水凝膠顆粒粘在一起，層層發(fā)展成耳狀結(jié)構(gòu)。在接下來的1個月里，軟骨細胞在水凝膠結(jié)構(gòu)的周圍生長，最終形成類似于真正的人類耳朵的軟骨結(jié)構(gòu)。

研究人員認為這種非手術(shù)3D打印技術(shù)也有可能用于修復(fù)鼻子、手指、腳趾或肘部受損的軟骨。他們當(dāng)時也提到，希望最終能夠采用這種技術(shù)來修復(fù)其他受損的器官，比如心臟或肺，但這存在挑戰(zhàn)性，因為心臟和肺包含多種類型的細胞，在身體深處，不斷收縮和放松。