由亚当·范伯格和他的团队开发的3D生物打印心脏模型。
由亚当·范伯格和他的团队开发的3D生物打印心脏模型。
资料来源:卡内基梅隆大学工程学院

生物打印心脏为外科医生提供了新的工具

随着第一个全尺寸的3D生物打印人类心脏模型的创建,外科医生将很快拥有一个强大的新工具来进行计划和实践。

生物医学工程教授亚当·范伯格(Adam Feinberg)和他的团队创造了第一个全尺寸3D模型打印的使用他们的自由形式可逆嵌入悬浮水凝胶(FRESH)技术的人类心脏模型。创建的模型核磁共振成像通过特殊的3D打印机,可以真实地模拟心脏组织和缝合线的弹性。这一里程碑标志着两年来研究的高潮,为外科医生和临床医生带来了立竿见水的前景,同时也对生物工程的未来产生了长远的影响器官研究。

3D生物打印的FRESH技术是由Feinberg的实验室发明的,目的是为了满足3D打印软聚合物的需求,这种软聚合物缺乏正常打印的刚性,无法独立支撑。新鲜3D打印新利18官方使用针头注射bioink化成一浴软水凝胶,它在打印时支持对象。一旦完成,只需简单加热,水凝胶就会融化,只留下3D生物打印物体。

一根针将海藻酸盐打印到水凝胶浴中,然后将其融化。
一根针将海藻酸盐打印到水凝胶浴中,然后将其融化,形成成品模型。
资料来源:卡内基梅隆大学工程学院

虽然Feinberg已经证明了FRESH技术的多功能性和保真性,但实现这一里程碑的主要障碍是完全打印人类心脏。这需要建造一个新的3D打印机定制,以容纳一个足够大的凝胶支撑浴打印所需的尺寸,以及较小的软件改变以保持打印的速度和保真度。

建模将成像数据整合到最终的3D打印对象中。
建模将成像数据整合到最终的3D打印对象中。
资料来源:卡内基梅隆大学工程学院

大医院通常都有新利18官方病人的身体模型,以帮助外科医生教育病人和计划实际的程序;然而,这些组织和器官只能用硬塑料或橡胶建模。Feinberg团队的心脏是由一种叫做海藻酸盐的柔软的天然聚合物制成的,具有与真正心脏相似的特性组织.对于外科医生来说,这使得他们能够创造出可以切割、缝合,并以类似于真实心脏的方式操作的模型。Feinberg的近期目标是开始与外科医生和临床医生合作,调整他们的技术,确保它可以用于医院环境。

这篇论文代表了通往中国的漫长道路上的另一个重要标志生物工程有功能的人体器官柔软,不会引起排斥的支架就像Feinberg的团队创造的那样,也许有一天会提供细胞附着并形成器官系统的结构生物医学离修复或替换完整人体器官的能力又近了一步。

“尽管生物打印全尺寸的功能性人类心脏还存在主要障碍,但我们很自豪能够利用FRESH平台帮助建立其基础,同时展示其在现实外科手术中的即时应用模拟该出版物的主要作者艾曼·米尔达马迪(Eman Mirdamadi)补充道。

这项研究发表在ACS生物材料科学与工程

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