全球首个人造心脏诞生！3D列印血管网络　有望取代器官移植

3D列印技术又称为「加法制造」或是「积层制造」技术，目的是将3D图档以高精度的堆叠方式呈现出原始模型的细节与特征。其应用范围不断推陈出新且越来越普及，举凡食物、义肢、乐器、服装、文物以及人体器官等。

近日，3D列印技术迎来重大突破，来自以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)研究团队，使用患者自己的细胞和生物材料「列印」了世界第一个 3D 血管化心脏，并在《Advanced Science》发表研究成果。这也是首次有人成功设计和「列印」充满细胞、血管、心房、心室的完整心脏。

世界首个3D血管化心脏 盼利用人工方式达移植目的

根据世界卫生组织(WHO)的数据显示，心血管疾病及其并发症是造成全球死亡人数最多的病因，而心脏移植是目前末期心脏衰竭患者仅能使用的治疗方式，但捐赠器官普遍来说短缺现象严重。本次的心脏3D列印实验的成果十分振奋人心，这意味着心脏移植有机会能够利用人工的方式来完成并达到目的。

过去虽然也能透过3D列印技术印出心脏器官，带缺少了内部更细致的血管组织，感谢研究团队努力不懈的研发实验，这次的3D列印心脏是人体细胞和患者特异性生物材料制成的完整心脏。

材料都来自患者本身 可避免排斥问题

研究人员首先从一些志愿患者的体内取出一份脂肪组织的样本，接着将其分离成「细胞」与「非细胞」材料，这些细胞随后被用来诱导产生多能干细胞，而胶原蛋白和糖蛋白等非细胞成分则用来合成「个体化凝胶」，来充当3D列印的「墨水」。

他们发现，自身材料组成的凝胶给干细胞提供了良好的发育环境。在这些凝胶里，干细胞能高效分化成心脏细胞和内皮细胞。由于所有的材料都来自患者本身，这些细胞产生的组织能有效地避免异体器官移植中的排斥问题。

成功分化细胞之后，研究人员们进一步开始用这一方法「3D列印」心脏组织和器官。利用CT扫描技术，他们勾勒出了心脏的大体结构，这包括了心脏的形状、心房心室的尺寸，以及主要血管的走向。对于CT扫描无法获取的小血管网路结构，研究人员们又使用了数学模型，计算不同区域的氧消耗，合理分配血管的走向。在计算机的辅助下，获得了更为完整的血管网路结构，用于实际的列印。

利用动物模型3D心脏 证实此技术应用于人类的可行性

尽管目前成功列印出的「人造心脏」只有兔子心脏的大小，差不多为一颗樱桃的大小，但它的腔室与血管都与人类所拥有的心脏相同，结构非常完整。目前这颗心脏中的细胞已能出现收缩的动作，但还无法如同真正的心脏般打出磅礡的血液，这也是研究团队积极投入的下一个阶段性目标研究。

同时计划动物模型移植 3D 列印的心脏，借此证明人造心脏确实可行且能普及，并希望测试在 1~2 年完成。若此技术真能应于人类器官移植，对于那些只能无止尽地等待还未必能等到捐献者器官地患者，无疑是一大福音，盼望成功之日到来的那刻。

参考资料

图片来源:freepik

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