3D打印出可工作心脏组织能正常搏动泵血吗？3D打印生物材料是什么？3D打印心脏技术发展前景

3D打印出可工作心脏组织能正常搏动泵血吗？3D打印生物材料是什么？3D打印心脏技术发展前景

8月2日，美国研究人员在《科学》杂志撰文称，他们使用FRESH技术，已成功3D打印出可正常工作的心脏“零件”。借助这项技术，可设计打印从毛细血管到整个器官的人类心脏组件，向打印可正常工作的心脏迈近一步。

3D打印心脏技术发展前景

不久前，3D打印首个心脏完成，目前细胞可收缩，但还不能像人体心脏一样征程搏动泵血，但3D打印心脏技术可视化医疗的重大飞跃，其能为心脏病医生与外科专家带来便利，更好地提高诊断能力，因而引发了业界广泛热议，这也使得3D打印的概念再次受到人们关注。

不久前，OFweek3D打印网曾经报道了一个医疗业里程碑式的案例，一位美国的医学手术专家成功利用3D打印技术模拟脾动脉血管来拯救垂死病人的例子。可以预见，随着3D打印在医疗行业的不断引入，这将极大的改变以往传统医疗方式，转为依靠科技手段来实施更加精准，风险更小的高难度手术，无疑这是不光是对传统医疗的极大辅助。

美国一家儿童医院的先天性心脏病专家通过将CT(计算机断层扫描)和3DTEE(3D经食道超声心动图)两种技术结合在一起，成功地打印出了更为精确的3D打印模型，随着医学的发展，3D打印心脏模型已经从前沿技术变得普及，不过提高对心脏结构和特征的可视化水平仍旧是医学界致力研究的领域。

心脏：

心脏是脊椎动物身体中最重要的器官之一，主要功能是为血液流动提供动力，把血液运行至身体各个部分。人类的心脏位于胸腔中部偏左下方，体积约相当于一个拳头大小，重量约250克。女性的心脏通常要比男性的体积小且重量轻。

心脏的作用是推动血液流动，向器官、组织提供充足的血流量，以供应氧和各种营养物质，并带走代谢的终产物(如二氧化碳、无机盐、尿素和尿酸等)，使细胞维持正常的代谢和功能。

心脏在什么位置?

人的心脏外形像桃子，位于横膈之上，两肺间而偏左。

心脏由心肌构成，左心房、左心室、右心房、右心室四个腔组成，其中左心室内壁是最厚的，这四个腔分别是体循环，肺循环的必经之路。

左右心房之间和左右心室之间均由间隔隔开，故互不相通，心房与心室之间有瓣膜(房室瓣)，这些瓣膜使血液只能由心房流入心室，而不能倒流。

3D打印生物材料是什么?

胶原蛋白是一种非常理想的3D打印生物材料，因为它几乎构成了你身体的每一个组织。3D打印之所以如此困难，是因为它一开始是液态的——所以如果你想在空中打印它，它只会在你的构建平台上形成一个水坑。所以我们开发了一种技术来防止它变形。

FRESH可以让胶原蛋白在凝胶支撑槽中逐层叠加，然后通过从室温到体温的加热，把支撑槽融化，从而得到一个完好的结构。这些结构的精细度可达20微米，可嵌入活体细胞和毛细血管。借助这一方法，可设计打印从毛细血管到整个器官的各种尺度的人类心脏组件。

不仅限于胶原蛋白，纤维蛋白、藻酸盐、透明质酸等多种软性凝胶均可采用FRESH技术进行3D生物打印，为组织工程提供了一个强大、适应性强的平台。重要的是，研究人员还开发了开源设计，这样几乎任何人，从医学实验室到高中科学班，都可以构建并获得低成本、高性能的3D生物打印机。

延伸阅读：

3D打印出全球第一颗完整心脏

以色列特拉维夫大学的研究人员宣布他们已用 3D 打印技术，利用取自病人自身的人体组织，打印出了全球第一个完整的心脏。这是世界上第一颗具备细胞和血管的 3D 打印心脏，它的问世有可能成为心脏病治疗领域的巨大进步。

研究人员耗时 3 小时左右打印出来的心脏和一个樱桃差不多大，相当于兔子心脏的大小，但它拥有清晰的血管脉络。

目前，心血管疾病是人类的第一杀手，而心脏移植是病情严重患者几乎唯一的选择。由于迟迟没有合适的器官，许多患者只能在等待中，迎来生命的终结。

研究人员从患者身上采集了脂肪组织，并且将其中的细胞和非细胞物质分离开来。分离出的细胞随后与特制的打印材料混合到一起，打印出适合患者的心脏组织，不会产生免疫排斥反应。

目前，这颗心脏里的细胞可以收缩，但不能像正常心脏一般搏动泵血。这也是研究人员们下一步的主攻方向。按计划，他们想在 1 年多后开启动物实验，研究这种人造心脏用于器官移植的可行。