3D列印技術造出世界首個軟體人工心臟 能跳半小時

2020-12-06 央廣網

日前，瑞士聯邦理工學院的博士生尼古拉斯·科爾斯(Nicholas Cohrs)領導的團隊，運用3D列印技術製造出了世界上第一個軟體人工心臟。

目前用於泵送血液的人工心臟泵等裝置仍存在許多缺點，比如金屬和塑料材料難以與器官組織相融合，其不自然的運動方式也會給血液造成一定損傷。因此，科學家們一直在努力尋找新的解決方案，比如尋找塑性泡沫等生物相容性材料，以創造出更接近人類心臟的人工心臟泵，用更安全、舒適的方式來保持血液泵送。

3D列印技術的發展，使得科學家能夠用柔軟堅韌的材料製造出複雜的內部結構，打造性能更加優越的人造心臟。

尼古拉斯團隊創造出的軟體人工心臟，其矽心室中的泵送機制與人類極其相似。不過它的結構和人類心臟並非完全一致——心室之間不是瓣膜，而是充氣和放氣以便產生抽吸作用的心室。除了供血液進出的輸入和輸出埠，整個心臟基本是個密閉的整體，所以不需擔心不同的內部機制如何組合。

尼古拉斯團隊用類似血液的液體對這顆人工心臟進行了測試，結果很理想。不過這顆人造心臟還是一款概念產品，無法用於臨床植入。因為用於製造這款心臟的材料不夠堅韌，大約只能支撐半個小時，具體使用時間取決於心率的快慢。

不過這項研究成果的意義仍然十分重大，研究人員正計劃使用更好的材料和設計打造出一顆更加強悍的心臟。或許要不了多久，醫生就能使用這種軟體人工心臟幫助心臟病患者重獲健康了。

尼古拉斯團隊的成員阿納斯塔西奧斯·彼得魯(Anastasios Petrou)也對自己的研究成果感到自豪，他表示「這項研究簡直令我著迷」。

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    這種人工心臟的出現，將有助於外科醫生在手術前更好地練習心臟手術，也可能最終導致全功能3D列印心臟的出現，並為醫療設備開發商提供一個前所未有的平臺，用來測試他們的產品。果然，當研究人員泵入假血時，這個人工動脈並不會漏出液體。範伯格表示，這是很重要的一步，我們越來越接近開發出血管相互連接的人工心臟。利用這種心臟，外科醫生就可以在有血液流動的情況下練習縫合動脈。此外，研究團隊還希望最終能將列印出來的心臟「細胞化」，或是將人類心臟肌肉細胞添加到這個結構中，讓它像真實的心臟一樣跳動。科學家已經在實驗室中培育幹細胞，並使其分化為心臟細胞。
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  • 研究人員利用3D列印技術成功從幹細胞培育出心臟細胞
    Fernandez)採用了多學科的方法，結合了3D列印和生命科學的研究領域，3D列印了幾個具有精細調整幾何形狀的微型物理設備。他們使用該設備展示了前所未有的精確度，通過形成胚狀體定向分化幹細胞。在研究中，他們成功地調節了增強心肌細胞生成的參數，心肌細胞是在心臟中發現的。「增材製造領域正在以無與倫比的速度發展。我們看到的精確度、速度和成本水平在幾年前都是不可想像的。
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