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3D列印開發人造心臟 不必等待有「心」人

明尼蘇達大學研究團隊利用人類細胞加上3D列印技術,成功開發人造心臟,將幫助許多正在等待心臟移植治療的病患。法新社

心臟疾病是威脅生命的頭號殺手,據美國疾病管制與預防中心(CDC)資料顯示,每年大約有64.7萬每個人死於心臟病。從2014~2015年之間,心臟疾病每年造成藥物、醫療健康支出與勞動生產力損失超過2,190億美元,若不及時治療病患可能讓生活品質下降,部分患者也透過心臟移植的方式,延長存活率。

根據明尼蘇達大學(University of Minnesota)官網,該校研究團隊利用人類細胞加上3D列印技術,成功開發人造心臟,將幫助許多正在等待心臟移植治療的病患。

研究人員曾嘗試3D列印從多能幹細胞(HSC)中提取的心室肌細胞(Cardiomyocyte)。多能幹細胞是一種可以發展成人體任何類型的細胞,科學家將這些幹細胞重新編碼為心肌細胞,然後使用專門的3D列印機把它們列印成細胞外基質(Extracellular matrix)的3D結構。

生醫工程系主任Brenda Ogle表示,為了解決心臟肌肉細胞密度,研究團採用細胞外基質蛋白質製成的3D列印專用墨水,將墨水與人類幹細胞結合,並列印心室結構,而幹細胞在此結構擴展至高細胞密度,最後再分化心肌細胞。

研究小組首次在不到1個月時間內達到高細胞密度目標,使它能夠像人類心臟一樣跳動。

Ogle進一步解釋,這也是心臟研究的重要進展,這項新研究顯示人類如何能夠3D列印心肌細胞,使這些細胞能夠和身體組織協同工作,也因為這些細胞是在彼此相鄰的地方分化,更類似於幹細胞在體內生長的方式,然後再變成心肌細胞。

與先前其他3D列印心臟相比,這項研究創造類似於封閉的囊狀結構,有流體出口和入口,更容易測量心臟內的血液流動變化,而研究人員也建立模組追蹤細胞與分子,未來能將心血管疾病以及心臟缺陷導入模組,以此研究藥物治療方法。

據了解,相關研究已發表於美國心臟協會(American Heart Association)出版的《Circulation Research》期刊中,並獲得國家衛生院(NIH)和國家科學基金會(NSF) 等研究機構資助。

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