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【工业之美】除了耳朵肾脏和血管 3D打印还可以制造跳动45分钟的心脏

苏黎世联邦理工学院的研究人员借助3D打印技术,打印出了一颗人造心脏,该心脏与人类心脏几乎一模一样。

3D生物打印制造的人体器官名单上,除了耳朵、肾脏、血管、皮肤移植片和骨骼,现在要加上人体最重要的器官——心脏了。

近期,瑞士研究人员制造出了全球首个形状、大小以及功能都与真人心脏高度相似的柔性心脏。但是这种人造心脏仍处于概念性测试阶段,还不能用于移植。

3D打印柔性心脏 图片来源:Zurich Heart / ScienceDaily

苏黎世联邦理工大学的尼古拉斯·科尔斯等人在期刊《人造器官》中表示,这颗重390克、容积为679立方厘米的人造心脏使用柔软硅胶材料,由3D打印和失蜡铸造技术制作而成。

3D打印的人造心脏包含一个右心室和一个左心室,还有一个额外腔室将两个心室隔开。硅胶腔室的功能也和肌肉类似,能像泵一样驱动血液进出心脏。研究参与者尼古拉斯·科尔斯表示:“我们的目标是培育出尺寸与患者心脏相同的人造心脏,同时在形态和功能上尽可能接近人类心脏。”

不过,由于材料承受能力有限,它只能持续跳动约3000次,即工作30至45分钟。科尔斯表示,材料的拉伸强度和性能仍需提高,现在的产品还不能植入人体,只是为人造心脏提供一个新的发展方向。

3D打印心脏的研究小组是苏黎世心脏研究计划的研究课题之一。目前,常用的人造心脏血泵等装置虽可泵送血液,但其机械部件易给使用者带来诸如感染、骤停,影响凝血功能等不良影响。而这种3D柔性心脏有望改善人造心脏血泵的研究。

研究人员还研究出了可以模拟人体心血管系统的测试环境,从而更有效的测试人造柔性心脏的功能。同时,研究人员还使用了与血液有可比粘度的人造血液。

模拟心脏跳动

就在人造心脏出现前不久,3D打印领域刚刚实现了一个突破。今年6月,美国软件公司AdvancedSolutions开发出了全球第一款人体组织3D打印机。该公司总裁兼首席执行官迈克尔•戈尔维表示,开发该款3D打印机的目的是3D打印人体器官。3D打印打印器官的技术将在五年里,被真正应用于临床医学。

人体器官3D打印机 图片来源:ASI Life Sciences

中国国家卫计委的数据显示,中国平均每年需要器官移植的患者达30万名以上,但能完成器官移植的不及1/30。3D器官打印技术或将为等待器官移植的患者们带来福音。

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