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《國際要聞》快速生成仿生人工瓣膜!哈佛大學推進仿生心臟計畫
2023-07-10

※哈佛大學發表聚透過焦旋轉噴射紡紗技術以奈米微度製造仿生人工瓣膜,並已推入大動物實驗。(Photo credit: Harvard University and Prof. Kit Parker and Michael Peters)

哈佛大學的研究團隊已經開發出一種新的技術,使他們能夠在幾分鐘內製造出仿生心臟瓣膜。這種方法被稱為「聚焦旋轉噴射紡紗(focused rotary jet spinning; FRJS)」,研究團隊將其描述為「一台背後有吹風機的棉花糖機器」。從本質上來說,這個技術使用空氣噴射器將聚合物導引到心臟瓣膜。這導致了一個多孔的支架,允許心臟細胞進入並生長。形成的結構還具有機械性能,可做為心臟內的單向瓣膜。這個支架含有鼓勵細胞進入和增殖的奈米級規律狀排列,最終目標是生物材料支架將逐步被細胞取代,最終形成再生的心臟瓣膜。

再生醫學正在取得進展,其最終目標是取代身體中患病、受損或缺失的部分。為了實現這個目標,科學家們在使用生物材料方面越來越先進,這些材料可以給活體細胞支持,如果其生物化學和機械性能正確,就有可能變成複雜的組織。然而,魔鬼藏在細節裡,設計能夠吸引細胞的材料是具有挑戰性的,因為細胞是在奈米微度上工作的。

就複雜的組織而言,心臟瓣膜當然符合這個要求。這些結構由三個重疊的葉狀結構組成,防止血液倒流。然而,這項新技術使這些研究團隊能夠在短短幾分鐘內以一種似乎鼓勵細胞進入支架的方式創造一個仿生瓣膜。「細胞在奈米微度上運作,而3D列印無法達到這個水準,但聚焦旋轉噴射紡紗可以達到奈米微度的空間。因此當細胞爬上該支架時,它們感覺是在一個心臟瓣膜中,而不是一個合成支架。」這個研究的共同計畫主持人Kit Parker教授說道。

這種方法可以使研究團隊在短短幾分鐘內創造出瓣膜,這比傳統上用於創造生物材料支架的方法快上非常多。「我們可以創造出真正在奈米微度上的小纖維,模仿心臟瓣膜細胞習慣於在其中生活與生長的細胞外基質,而且我們可以在幾分鐘內製造出完整的瓣膜,這與目前可用的技術相比,可能需要幾周甚至幾個月的時間。」這個研究的另一位共同主持人Michael Peters教授說道。

到目前為止,研究團隊已進行大動物實驗,將瓣膜植入綿羊體內。在這項非常初步的研究中,僅一小時,瓣膜成功地控制了心臟的血流,沒有引起組織撕裂或血栓形成,並允許附近的細胞滲透。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)


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