科学家称五年内将3D打印人类心脏

据英国每日邮报报道,从人类耳朵至功能性瓣膜,3D打印机早已用于医学领域。目前,美国科学家正在使用3D打印机尝试制造一个完整的人类心脏。

他们的终极目标是使用患者细胞通过移植手术制造一个新的心脏组织,首先是3D打印制造一个心脏,之后移植到患者体内,预计手术室成功移植3D打印心脏仍需数年或者数十年时间。

这项技术并非遥不可及,目前,研究人员已使用3D打印机制造出夹板、心脏瓣膜,甚至是耳朵。研究负责人、细胞生物学家斯图亚特-威廉姆斯(Stuart Williams)称,迄今为止,美国路易斯维尔大学成功打印制造出心脏瓣膜和带有细胞的微型血管。

他们在老鼠和其它小型动物身体上已成功测试这种微型血管,威廉姆斯认为,未来3-5年科学家能够打印部分心脏,并组装成一个完整的心脏组织。最终形成的心脏被称为“生物心脏”,混合了自然和人造元素。

威廉姆斯教授称,最大的挑战是将人造器官整合近似成一个正常心脏。利用患者细胞制造的人造器官可解决一些患者使用捐献器官或者人造器官产生的身体排斥性,并消除对抗排斥性药物的需求。如果按照计划进行,威廉姆斯教授认为3D打印心脏将在未来10年之内投入临床测试。

他指出,3D打印心脏可由患者体内脂肪提取的细胞进行制造,但当前仍有大量困难,其中包括理解如何使该器官打印之后保持组织存活。研究小组成员美国维克森林大学安东尼-阿特拉(Anthony Atala)博士使用3D打印机试着制造一个人类肾,他说:“对于肾和心脏等复杂器官,最大的挑战是如何对其提供充足氧气,直至完全与患者身体整合在一起。”

这个3D打印机的工作方式与喷墨打印机相同,细胞在3D打印机中净化,之后从切面部分打印,使用一种计算机模型逐层打印心脏组织。威廉姆斯使用的3D打印机采用凝胶和活细胞混合物逐步形成心脏结构,最终这些细胞能够结合在一起,形成心脏组织。

威廉姆斯接受《连线》杂志记者采访时称,3D打印机能够复制部分心脏组织,未来它将在3个小时之内打印制造整个心脏。但是大量的血管和心脏瓣膜需要单独打印和组装。现今3D打印技术已应用于医学其它领域,例如:2013年,康奈尔大学医师使用活细胞培育人类耳朵。