科學家使用患者的生物材料列印出第一顆3D心臟

由患者自己的材料和細胞設計的3D列印的小型人體心臟。

信用：高級科學。?2019作者。

在一項重大醫學突破中，特拉維夫大學的研究人員使用患者自己的細胞和生物材料「印刷」了世界上第一個3D血管化工程心臟。他們的研究結果於4月15日在Advanced Science的一項研究中發表。

到目前為止，再生醫學領域的科學家 - 一個位於生物學和技術十字路口的領域 - 已經成功地只印刷了沒有血管的簡單組織。

「這是任何地方第一次成功地設計和印刷了一個充滿細胞，血管，心室和腔室的整個心臟，」TAU材料科學與工程系分子細胞生物學和生物技術學院的Tal Dvir教授說。納米科學與納米技術中心和佐羅爾再生生物技術中心領導該研究的研究。

心臟病是美國男性和女性死亡的主要原因。心臟移植是目前終末期心力衰竭患者唯一可用的治療方法。鑒於心臟捐獻者的嚴重短缺，迫切需要開發新的方法來再生患病的心臟。

「這顆心由人體細胞和患者特異性生物材料製成。在我們的工藝過程中，這些材料可作為生物材料，由糖和蛋白質製成的物質，可用於複雜組織模型的3D列印，」Dvir教授說。「過去人們已經設法對心臟結構進行三維列印，但不能用細胞或血管進行三維列印。我們的研究結果證明了我們在未來設計個性化組織和器官的方法的潛力。」

研究由Dvir教授，TAU生命科學學院的Assaf Shapira博士和Dvir教授實驗室博士生Nadav Moor共同完成。

「在這個階段，我們的3D心臟很小，只有兔子心臟的大小，」Dvir教授解釋道。「但更大的人類心靈需要相同的技術。」

對於該研究，從患者中取出脂肪組織的活組織檢查。然後分離組織的細胞和α-細胞材料。當細胞被重新編程成為多能幹細胞時，細胞外基質（ECM），一種細胞外大分子（如膠原蛋白和糖蛋白）的三維網路被加工成個性化的水凝膠，用作印刷「墨水」。

在與水凝膠混合後，細胞被有效地分化成心臟或內皮細胞，以產生患有血管的患者特異性免疫相容性心臟貼片，並隨後產生整個心臟。

根據Dvir教授的說法，使用「原生」患者特異性材料對於成功設計組織和器官至關重要。

「工程材料的生物相容性對於消除植入物排斥的風險至關重要，這會危及這種治療的成功，」Dvir教授說。「理想情況下，生物材料應該具有與患者自身組織相同的生化，機械和地形特徵。在這裡，我們可以報告一種簡單的方法來處理3D列印的厚，血管化和可灌注的心臟組織，這些組織完全匹配免疫，細胞，生化和患者的解剖學特徵。「

Dvir教授說，研究人員現在正計劃在實驗室中培養印刷的心臟，並像教導他們一樣「教他們表現得像」。然後他們計劃在動物模型中移植3D列印的心臟。

「我們需要進一步開發印刷心臟，」他總結道。「細胞需要形成抽水能力;它們目前可以收縮，但我們需要它們一起工作。我們希望我們能夠成功並證明我們的方法的功效和實用性。

「也許，十年後，世界上最好的醫院將會有器官印表機，這些程序將定期進行。」

（來源：美國特拉維夫大學之友）

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