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《國際要聞》人工心臟新里程! 新型3D列印技術打造心室螺旋骨架成功模擬心室跳動
2022-07-26

※哈佛大學研究團隊利用聚焦旋轉噴射紡絲技術製造螺旋排列的人工心室,能夠模擬真實心室輸血狀況。(Photo credit: Harvard university and Prof. Edward Sallin)

哈佛大學的研究團隊開發了一項新技術,使他們能夠在生物工程結構中重現心室內心肌纖維的排列。這一項突破為人造生物工程心臟寫下新里程碑。

就團隊使用了一種新型列印技術 – 聚焦旋轉噴射紡絲技術(focused rotary jet spinning; FRJS),使他們能夠非常快速地以螺旋方式沉澱微小的聚合物纖維。當播種心肌細胞後,所產生的人工心室能在幾天之後跳動。研究人員表示,與環形纖維相比,這種排列方式能產生更大的輸送血液分數與更快速的電訊號。這些結果強調在創建生物工程結構時盡可能考慮自然結構的重要性,因為數億年的演化已經導致我們的細觀相當有效地完美執行其功能。

科學家們在幾個世紀以前就注意到了心室纖維的螺旋狀排列,在20世紀60年代,一位研究人員 - Edward Sallin教授假設這個螺旋狀排列能夠使得心臟有更好的能力輸送血液,但直到現在也沒有任何一個人能夠證明這一點。「自2003年以來,我們的研究團隊一直致力於了解心臟結構與功能之間的關係,以及疾病如何在病理上損害這些關係。在這種情況下,我們回過頭來解決一個從未測試過關於心臟層狀螺旋結構的觀察。幸運的是,Sallin教授在半個多世紀前發表的這個假設讓我們能建立一個新的心臟製造平台,使我們能夠測試他的假設,並解決這個長達百年的問題。」參與這個研究的Kit Parker教授說道。

為了創造人工結構,研究團隊使用了一種叫做聚焦旋轉噴射紡紗的新技術,他類似於棉花糖的製作方式。一種液體聚合物溶液從貯存池中擠出,並開始在空氣中迅速凝結,空氣噴設計引導空氣中的聚合物沉積在一個螺旋的收集器上。透過改變收集器的角度,研究團隊可以很容易地用聚合物纖維創建一個螺旋結構。

在這種情況下,與傳統3D列印相比,這個技術能非常快速的在單一的微米規格下進行螺旋結構的創建。FRJS可以在一天的時間內重現人類心臟膠原蛋白成分,而用現有的傳統3D列印方式大約要超過100年的時間才能實現相同目標。

令人振奮的是,哈佛大學的研究團隊能夠證實螺旋纖維有助於心臟有效的輸血能力的這個將近50年來未被證實的假設。當播種了心肌細胞後,螺旋排列的心室開始跳動,研究團隊也證實這個人工的心室在輸血分數、電訊號速度與心室改變方面優於環狀排列纖維的心室。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)

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