3D生物列印 美科学家成功打出心脏瓣膜(视频/图)

心形示意图。（图片来源：公有领域/Pixabay）

【看中国2019年8月3日讯】美国科学家以胶原蛋白当作3D生物列印的「生物墨水」，运用新型科技技术，成功打造出具有功能的心脏瓣膜，3D生物打印整副心脏指日可待。

据《自由时报》报导，《科学》（Science）期刊8月2日刊登的最新论文显示，美国卡内基美隆大学（CMU）科学家以胶原蛋白当作3D生物打印「生物墨水」，搭配该校研发的「自由型态可逆嵌入悬浮水凝胶」（FRESH）等突破性技术，成功打造出具有功能的心脏瓣膜。

报导说，今年4月，以色列科学团队也曾公开一副3D生物打印的含血管的完整心脏组织，当时「生物墨水」取自人体网膜组织，但那颗心脏虽可跳动，却没有辅助恢复功能的作用。

Engineering researchers have published in Science a breakthrough 3D bioprinting method that brings the field of tissue engineering one step closer to being able to 3D print a full-sized, adult human heart. @RegenBio @cmu_bme https://t.co/AEa53Z0EIj pic.twitter.com/oPgHclJxJU

— CMU Engineering (@CMUEngineering) August 1, 2019

3D生物打印这一技术概念，最早由美国克莱姆森大学（Clemson university）、密苏里大学（University of Missouri）、德雷塞尔大学（Drexel University）等大学的教授在2000年左右提出，2003年Mironv V和Boland T在Trends in Biotechnology杂志系统提出“器官3D打印”这一概念。

3D生物打印技术，就是运用3D生物打印机，制造出细胞外基质（ECM），再将细胞种入这个细胞支架中，使细胞得以生长。打印支架时须有「生物墨水」，它是细胞与维生物质混合的液体基质。

报导说，CMU教授范博格（Adam Feinberg）表示，该成果证明了3D生物打印技术与FRESH搭配胶原蛋白，可做出心脏瓣膜，进而成就一颗有功能的心脏。人体胶原蛋白是细胞外基质重要组成成分，作为「生物墨水」，胶原蛋白层厚廿微米的高分辨率，远胜于一般塑料3D打印规格。

CMU的科学家们以胶原蛋白为「生物墨水」，在FRESH技术的胶状支撑物中层层迭迭打印凝固，接着种入活细胞与微血管，胶状容器则在仿体温的室温中快速融解，留下丝毫无损的打印成品。

研究人员以核磁共振成像（MRI）扫描了患者的心脏瓣膜，并打造一个模拟人体压力与血流速度的操作台，结果出现同步搏动和心脏瓣膜开合，确认打印作品确实能发挥作用。

此研究成果的新技术精密度超乎以往，过去打印成果多因组织保真度太差及分辨率过低，导致失败收场。

范博格认为，这项技术日后最有机会先用在修补出问题的器官，例如因心脏病发而失去功能的心脏或退化的肝脏。